Fermi Gama-ışını Uzay Teleskobu galaksimizin ötesinde sürpriz bir gama-ışını özelliği tespit etti

NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu’ndan elde edilen 13 yıllık verileri analiz eden gökbilimciler, galaksimizin dışında beklenmedik ve henüz açıklanamayan bir özellik buldular.

Maryland Üniversitesi’nden ve NASA’nın Greenbelt’teki Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nden kozmolog Alexander Kashlinsky, “Bu tamamen tesadüfi bir keşif” dedi. Amerikan Astronomi Topluluğu’nun 243. toplantısı New Orleans’ta. “Aradığımızdan çok daha güçlü bir sinyal bulduk ve gökyüzünün farklı bir yerinde.”

Şaşırtıcı bir şekilde, gama ışını sinyali, şimdiye kadar tespit edilen en enerjik kozmik parçacıklardan bazıları tarafından üretilen, açıklanamayan başka bir özellik ile benzer yönde ve neredeyse aynı büyüklükte bulunuyor.

A kağıt bulguları açıklayan Astrofizik Günlük Mektupları.

Ekip, evrendeki en eski ışık olan CMB (kozmik mikrodalga arka plan) ile ilgili bir gama ışını özelliği arıyordu. Bilim adamları, CMB’nin, sıcak, genişleyen evrenin ilk atomları oluşturacak kadar soğuduğunda ortaya çıktığını, bu olayın ilk kez evrene nüfuz edebilecek bir ışık patlaması yayan bir olay olduğunu söylüyor. Uzayın son 13 milyar yılda genişlemesiyle gerilen bu ışık, ilk kez 1965 yılında gökyüzünün her yerinde zayıf mikrodalgalar şeklinde tespit edildi.

1970’lerde gökbilimciler CMB’nin çift kutuplu bir yapıya sahip olduğunu fark ettiler ve bu daha sonra NASA’nın COBE (Kozmik Arka Plan Kaşifi) misyonu tarafından yüksek hassasiyetle ölçüldü. CMB, Aslan takımyıldızına doğru ortalamadan daha fazla mikrodalga ile yaklaşık %0,12 daha sıcaktır ve ters yönde ortalamadan daha az mikrodalga ile aynı miktarda daha soğuktur.

CMB içindeki küçük sıcaklık değişimlerini incelemek için bu sinyalin kaldırılması gerekir. Gökbilimciler genellikle bu modeli, kendi güneş sistemimizin CMB’ye göre saniyede yaklaşık 230 mil (370 kilometre) hızla hareketinin bir sonucu olarak görüyorlar.

Bu hareket, herhangi bir astrofizik kaynaktan gelen ışıkta bir dipol sinyalinin oluşmasına neden olacaktır, ancak şu ana kadar kesin olarak ölçülen tek CMB’dir. Gökbilimciler, ışığın diğer formlarındaki deseni arayarak dipolün tamamen güneş sistemimizin hareketinden kaynaklandığı fikrini doğrulayabilir veya buna karşı çıkabilir.

“Böyle bir ölçüm önemlidir çünkü CMB dipolünün boyutu ve yönü ile ilgili bir anlaşmazlık bize evrenin çok erken dönemlerinde, potansiyel olarak saniyenin trilyonda birinden daha az olduğu zamanlara kadar uzanan fiziksel süreçlere dair bir bakış açısı sağlayabilir.” dedi ortak yazar, İspanya’daki Salamanca Üniversitesi’nde teorik fizik profesörü olan Fernando Atrio-Barandela.

Ekip, Fermi’nin tüm gökyüzünü günde birçok kez tarayan LAT’ından (Geniş Alan Teleskobu) uzun yıllardır elde edilen verileri bir araya getirerek gama ışınlarında ilgili bir dipol emisyon modelinin tespit edilebileceğini düşündü. Göreliliğin etkileri sayesinde, gama ışını dipolünün halihazırda tespit edilen CMB’lerin beş katına kadar güçlendirilmesi gerekiyor.

Bilim insanları, yaklaşık 3 milyar elektron voltun (GeV) üzerindeki gama ışınlarına ilişkin 13 yıllık Fermi LAT gözlemlerini birleştirdi; Karşılaştırma için görünür ışığın enerjileri yaklaşık 2 ila 3 elektron volt arasındadır. Galaksi dışı gama ışını arka planını analiz etmek için çözümlenmiş ve tanımlanmış tüm kaynakları kaldırdılar ve Samanyolu galaksimizin merkezi düzlemini çıkardılar.

Astrofizikçi ortak yazar Chris Shrader, “Bir gama ışını dipolü bulduk, ancak zirvesi güney gökyüzünde, CMB’den uzakta bulunuyor ve büyüklüğü, hareketimizden beklediğimizden 10 kat daha büyük” dedi. Washington ve Goddard’daki Amerika Katolik Üniversitesi’nde. “Aradığımız şey bu olmasa da, bunun en yüksek enerjili kozmik ışınlar için bildirilen benzer bir özellikle ilgili olabileceğinden şüpheleniyoruz.”

Kozmik ışınlar hızlandırılmış yüklü parçacıklardır; çoğunlukla protonlar ve atom çekirdekleri. UHECR (ultra yüksek enerjili kozmik ışınlar) olarak adlandırılan en nadir ve en enerjik parçacıklar, 3 GeV gama ışınlarının bir milyar katından daha fazla enerji taşıyor ve bunların kökenleri, astrofizikteki en büyük gizemlerden biri olmaya devam ediyor.

Arjantin’deki Pierre Auger Gözlemevi, 2017’den beri UHECR’lerin varış yönünde bir dipol olduğunu rapor ediyor. Elektrik yüklü olan kozmik ışınlar, enerjilerine bağlı olarak galaksinin manyetik alanı tarafından farklı miktarlarda saptırılıyor, ancak UHECR dipolü, Kashlinsky’nin ekibinin gama ışınlarında bulduğuna benzer bir gökyüzü konumunda zirve yapıyor. Ve her ikisi de çarpıcı biçimde benzer büyüklüklere sahip; bir yönden gelen ortalamaya göre yaklaşık %7 daha fazla gama ışını veya parçacık ve buna karşılık olarak ters yönden gelen daha küçük miktarlar.

Bilim insanları, bu iki olgunun muhtemelen bağlantılı olduğunu, yani henüz tanımlanamayan kaynakların hem gama ışınlarını hem de ultra yüksek enerjili parçacıkları ürettiğini düşünüyor. Bu kozmik bilmeceyi çözmek için gökbilimcilerin ya bu gizemli kaynakları bulmaları ya da her iki özellik için alternatif açıklamalar önermeleri gerekiyor.