Aşırı evreni araştırmak için ‘yeni nesil’ bir gama ışını gözlemevi yolda

Gökbilimcilerin gökyüzünü yalnızca basit optik teleskoplarla inceledikleri günler çoktan geride kaldı. Bugün, evrenin gizemlerini açığa çıkarmak, yerçekimi dalgaları ve farklı elektromanyetik radyasyon biçimleri gibi şeyleri (görünür ışık ve X-ışınlarını içeren enerji spektrumu) algılayan her zamankinden daha büyük ve daha karmaşık tesisler içeriyor.

Astronominin özellikle uzmanlaşmış bir dalı gama ışını astronomisidir. Teneke üzerinde söyleneni yapar, arar Gama ışınlarıelektromanyetik spektrumdaki en enerjik fotonlar (hafif parçacıklar). Aslında onlar milyonlarca kat daha enerjik görebildiğimiz ışıktan daha

Astronomide gama ışınları, yıldız patlamaları ve kara delikler gibi evrendeki en sıcak, en enerjik olaylardan bazılarının çevredeki maddeyi şiddetli bir şekilde “beslemesi” tarafından üretilir. Gama ışınları artık düzinelerce farklı türde kaynağa bağlı olsa da, çoğu durumda bu ışınları ne tür enerjik parçacıkların yarattığını kesin olarak bilmiyoruz.

Heyecan verici bir şekilde, gama ışını astronomisi yeni bir tesisle büyük bir adım atacak. küresel olarak dağıtıldıktan sonra Çerenkov Teleskop Dizisi (CTA) tamamlandığında, gama ışını gökyüzünü şu anda mümkün olandan on kat daha fazla hassasiyetle görüntüleyecektir.

60’tan fazla teleskopla, CTA’nın, evrenin kütlesinin yaklaşık %85’ini oluşturan görünmez, varsayımsal bir madde türü olan karanlık maddenin doğası hakkında derinlemesine bilgi sağlaması bekleniyor. Dizi ayrıca astronomideki en uzun süredir devam eden gizemlerden birini çözmeye yardımcı olabilir: kozmik ışın parçacıklarının (galaksimizdeki ve ötesindeki enerjik çekirdekler ve elektronlar) nereden geldiği. Gama ışınları bu parçacıklarla bağlantılıdır ve onları izlemek için bir yol sağlar.

Uzaydan gelen flaşlar

Gama ışını astronomisi doğdu 1960’ların başında uzaydan gelen enerjik radyasyonu aramak için uzay tabanlı uydular geliştirildiğinden.

NASA’nın 2008’de düşük Dünya yörüngesine fırlattığı Fermi misyonu şimdiye kadar kataloglandı birkaç bin gama ışını kaynağı. Fermi uzay aracı, enerji olarak birkaç 1.000 giga-elektron volta ulaşan enerjilerle gama ışınlarını ölçerek gökyüzünün 24 saat canlı kapsama alanını sağlamaya devam ediyor. Bu, görünür ışığın enerjisinin yaklaşık bir trilyon katıdır.

Daha da yüksek enerjilere sahip gama ışınlarını incelemek için yer tabanlı yöntemler kullanmamız gerekiyor. Dünya atmosferi bizi uzaydan gelen radyasyona karşı korusa da, bu kalkanın yer üzerindeki ikincil etkilerini hala tespit edebiliyoruz.

Bunun nedeni, bir gama ışını Dünya’nın atmosferiyle etkileşime girdiğinde, bir milyardan fazla ikincil parçacıktan oluşan bir elektromanyetik kaskadı veya “hava duşunu” kıvılcımlandırmasıdır. Bu parçacıklar çoğunlukla elektronlar ve onların pozitron adı verilen anti-madde ortaklarıdır. Bu hava duşları, hayatımızda maruz kaldığımız doğal radyasyonun yaklaşık %30-50’sine katkıda bulunur.

Görünmeyeni görünür kılmak

Boşlukta hiçbir şey ışık hızından daha hızlı gidemezken, elektronlar ve pozitronlar (anti-elektronlar) gibi yüklü parçacıklar aslında havada hareket ederken ışıktan daha hızlı hareket edebilirler.

Bu olduğunda, mavi ve ultraviyole ışığın parlaması olarak bir şok dalgası yaratılır. Cherenkov radyasyonu adı verilen bu flaş, adını fenomeni ilk kez 1934’te tespit eden (ve 1958 Nobel Fizik Ödülü bunun için iki meslektaşla birlikte). Cherenkov radyasyonunun mavi parıltısı, nükleer güç reaktörlerini çevreleyen su soğutma havuzlarında görülebilir.

Yer seviyesinde, büyük aynalara ve hassas kameralara sahip teleskoplar, atmosferimize çarpan bir gama ışınının ürettiği Çerenkov ışığını algılayabilir. Bu kameralar, yıldız ışığı ve ay ışığının parlak arka planına karşı bir Çerenkov flaşı yakalamak için yaklaşık on nanosaniyeye ihtiyaç duyar.

İlk Cherenkov teleskopları 1960’larda geliştirildi. Pek çok varyanttan sonra, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki Whipple Teleskopu oldu. 1989 gama ışını fotonlarını keşfetti Yengeç Bulutsusu’ndan geliyor.

Bu, 1.000 giga-elektron volttan (veya 1 tera-elektron-volt, TeV) daha fazla enerjiye sahip gama ışınlarının ilk kez tespit edilmesiydi. Böylece tera-elektron-volt gama ışını astronomisi doğdu.

Aşırı uçları aramak

Bugün, dünyanın en iyi TeV gama ışını tesislerinin üçü de—HES Namibya’da, BÜYÜ La Palma, İspanya ve VERİTAS Arizona’da — 200’den fazla TeV keşfettiler gama ışını kaynakları. Bu güçlü ışınlar, Samanyolu ve diğer galaksilerdeki pulsarlar, süpernova kalıntıları, büyük yıldız kümeleri ve süper kütleli kara delikler gibi parçacık ivmesinin kozmik bölgeleriyle bağlantılıdır.

HESS, Samanyolu galaksimizin, galaksinin merkezi de dahil olmak üzere, TeV gama ışını “ışığı” açısından zengin olduğunu göstermiştir.

TeV gama ışınları, gizemli gama ışını patlamalarından ve diğer kısacık, geçici olaylardan da görülür. Bunlar şimdi, gama ışınlarının yaratıldığı aşırı koşullar hakkındaki anlayışımızı bilgilendiriyor.

Yeni nesil CTA, yerde konuşlandırılan teleskop sayısını 60’ın üzerine çıkararak HESS, VERITAS ve MAGIC’ten öğrenilen dersleri kullanacak. CTA ayrıca, üç gama ışını enerji bandı için optimize edilmiş üç farklı teleskop boyutunun bir kombinasyonunu kullanacak ve benzeri görülmemiş bir performans ve “keskinlik” sağlayacaktır.

Yerde iki yerde dizilim olacak: biri Güney Yarımküre’de Paranal, Şili’de (51 teleskop) ve biri Kuzey Yarımküre’de La Palma’da (13 teleskop).

CTA, yedi üniversiteden Avustralyalı bilim adamları da dahil olmak üzere 1.000’den fazla bilim insanının üyeliğini çekti. İyi ilerliyor, ilk kuzey teleskobu Yengeç Bulutsusu’ndan gelen gama ışınlarını ve birkaç gama ışını parlamasını zaten tespit ediyor. süper kütleli karadeliklerden güç alan aktif galaksiler.

Birkaç yıl içinde ilk güney teleskoplarının gama ışınlarını da tespit ederek daha birçok keşif yapmasını bekliyoruz. CTA ile, Samanyolu’muzda aşırı parçacık ivmesinin nerede gerçekleştiğine dair yeni içgörülere sahip olacağız.

Bu makale şu adresten yeniden yayınlanmıştır: Konuşma Creative Commons lisansı altında. Okumak orijinal makale.