LHAASO, Kuğu bölgesindeki bir gama ışını balonunda bir süper kozmik ışın hızlandırıcısı tespit etti; bu, enerjileri 10 PeV’yi aşan kozmik ışınları ve bunların Samanyolu’ndaki kökenlerini anlamada önemli bir ilerlemeye işaret ediyor. Devasa bir ultra yüksek enerjili gama ışını kabarcığı yapısının oluşturulması. Kredi bilgileri: Çin Medya Grubu
Büyük Yüksek İrtifa Hava Yağmuru Gözlemevi (LHAASO), Cygnus yıldız oluşum bölgesinde dev bir ultra yüksek enerjili gama ışını kabarcığı yapısı keşfetti; bu, 10 Peta’dan daha yüksek enerjiye sahip kozmik ışınların kökeninin ilk kez olduğu zamandır. Elektronvolt (PeV, 1PeV=1015eV) keşfedildi.
Bu başarı kapak makalesi şeklinde yayınlandı. Bilim Bülteni 26 Şubat’ta.
Araştırma, Çin Bilimler Akademisi Yüksek Enerji Fiziği Enstitüsü sözcüsü Prof. Cao Zhen liderliğindeki LHAASO İşbirliği tarafından tamamlandı. Dr. Gao Chuandong, Dr. Li Cong, Prof. Liu Ruoyu ve Prof. Yang Ruizhi makalenin ortak yazarlarıdır.
Kozmik ışınlar, çoğunlukla protonlardan oluşan, dış uzaydan gelen yüklü parçacıklardır. Kozmik ışınların kökeni, modern astrofizikteki en önemli sınır sorunlarından biridir. Geçtiğimiz yıllarda kozmik ışın ölçümleri, enerji spektrumunda 1 PeV civarında bir kırılma olduğunu ortaya çıkardı (yani, kozmik ışın enerji spektrumunun “dizi” olarak adlandırılan, parçacık enerjisinin bir fonksiyonu olarak kozmik ışın bolluğunun dağılımı). şekli diz eklemine benzemektedir.
Yıldızlararası uzayda ultra yüksek enerjili kozmik ışınların yayılmasının oluşturulması. Kredi bilgileri: Çin Medya Grubu
Bilim insanları, enerjisi “diz”den daha düşük olan kozmik ışınların, dizdeki astrofiziksel nesnelerden kaynaklandığına inanıyor. Samanyoluve “dizin” varlığı aynı zamanda Samanyolu’ndaki kozmik ışın kaynaklarının çoğundan gelen protonları hızlandırmak için enerji limitinin birkaç PeV civarında olduğunu gösterir. Ancak kozmik ışınların “diz” bölgesindeki kökeni hâlâ çözülemeyen bir gizemdir ve son yıllarda kozmik ışın araştırmalarının en ilgi çekici konularından biridir.
Süper Kozmik Işın Hızlandırıcısının Keşfi
LHAASO, Cygnus yıldız oluşum bölgesinde dev bir ultra yüksek enerjili gama ışını kabarcığı yapısı keşfetti; yapının içinde 1 PeV’yi aşan çok sayıda foton var ve en yüksek enerji 2,5 PeV’ye ulaşıyor, bu da süper kozmik ışın hızlandırıcının varlığına işaret ediyor 20 PeV’ye kadar enerjiye sahip yüksek enerjili kozmik ışın parçacıklarını sürekli olarak hızlandıran ve bunları yıldızlararası uzaya enjekte eden balonun içinde. Bu yüksek enerjili kozmik ışınlar yıldızlararası gazla çarpışarak gama ışınları üretir. Bu gama ışını fotonlarının yoğunluğu, çevredeki gazın dağılımı ile açıkça ilişkilidir ve balonun merkezine yakın olan büyük yıldız kümesi (OB birliği, Cygnus OB2), süper kozmik ışın hızlandırıcısı için en umut verici adaydır. Cygnus OB2, yüzey sıcaklıkları yaklaşık 35.000 °C’yi (O-tipi yıldızlar) ve 15.000 °C’yi (B-tipi yıldızlar) aşan birçok genç, sıcak, büyük kütleli yıldızdan oluşur.
Çin’in Sichuan eyaletinin güneybatısındaki Daocheng İlçesindeki Büyük Yüksek İrtifa Hava Yağmuru Gözlemevi. Kredi bilgileri: Çin Medya Grubu
Bu yıldızların radyasyon parlaklığı Güneş’inkinin yüzlerce ila milyonlarca katıdır ve devasa radyasyon basıncı yıldızların yüzey malzemelerini uçurarak saniyede binlerce kilometreye varan hızlarda dinamik yıldız rüzgarları oluşturur. Yıldız rüzgarlarının çevredeki yıldızlararası ortamla çarpışması ve yıldız rüzgarları arasındaki şiddetli çarpışma, etkili parçacık hızlandırması için ideal alanlar yarattı. Bu, şu ana kadar tanımlanan ilk süper kozmik ışın hızlandırıcıdır. Artan gözlem süresiyle birlikte LHAASO’nun daha fazla süper kozmik ışın hızlandırıcısını tespit etmesi ve Samanyolu’ndaki kozmik ışınların kökenine ilişkin gizemi çözmesi bekleniyor.
LHAASO’nun gözlemi ayrıca, baloncuğun içindeki süper kozmik ışın hızlandırıcının, çevredeki yıldızlararası uzaydaki kozmik ışın yoğunluğunu önemli ölçüde arttırdığını ve Samanyolu’ndaki kozmik ışınların ortalama seviyesini çok aştığını da gösterdi. Yoğunluk fazlalığının uzaysal uzantısı, gözlemlenen kabarcık aralığını bile aşıyor ve bu da, daha önce LHAASO tarafından tespit edilen Galaktik Düzlemden yayılan yaygın gama ışını emisyonunun fazlalığı için olası bir açıklama sağlıyor.
İtalyan Ulusal Astrofizik Enstitüsü’nden (INAF) ünlü astrofizikçi Prof. Elena Amato, keşfin genel olarak Kozmik Işınların kökeni üzerindeki etkisini vurguladı. Ayrıca bu sonuçların “yalnızca dağınık emisyon anlayışımızı etkilemekle kalmayıp, aynı zamanda Galaksideki kozmik ışın (CR) taşınımına ilişkin açıklamamızla da çok ilgili sonuçları olduğunu” belirtti.
Referans: LHAASO İşbirliği tarafından hazırlanan “Süper PeVatron tarafından desteklenen ultra yüksek enerjili bir γ-ışını kabarcığı”, 23 Aralık 2023, Bilim Bülteni.
DOI: 10.1016/j.scib.2023.12.040