Hızlı şok dalgaları, genişledikçe, içinde gama ışınlarının üretildiği bir kum saati şekli oluşturur. Bu gama ışını emisyonu daha sonra HESS teleskopları tarafından tespit edilir (ön planda gösterilmiştir). Kredi: DESY/HESS, Bilim İletişim Laboratuvarı
Gama ışını gözlemevi HESS, kozmik bir parçacık hızlandırma sürecini benzeri görülmemiş ayrıntılarla ortaya koyuyor.
Araştırmacılar, özel teleskopların yardımıyla daha önce hiç olmadığı kadar kozmik bir parçacık hızlandırıcı gözlemlediler. Namibya’daki gama ışını gözlemevi HESS ile yapılan gözlemler, ilk kez, bir gezegenin yüzeyinde güçlü püskürmelerden oluşan, nova adı verilen bir yıldız sürecindeki hızlanma sürecinin seyrini gösteriyor. Beyaz cüce. Bir nova, çevresindeki ortamı yırtan, onunla birlikte parçacıkları çeken ve onları aşırı enerjilere hızlandıran bir şok dalgası yaratır. Şaşırtıcı bir şekilde, nova “RS Yılancı”, parçacıkların ideal koşullara karşılık gelen teorik sınıra ulaşan hızlarda hızlanmasına neden oluyor gibi görünüyor. Araştırma dergide yayınlandı Bilim.
Beyaz cücenin yüzeyinden fırlatılan malzeme, hızla genişleyen ve bir kum saati şekli oluşturan şok dalgaları üretir. Parçacıklar, çok yüksek enerjili gama ışını fotonları üretmek için kırmızı dev yıldızın yoğun rüzgarıyla çarpışan bu şok cephelerinde hızlandırılır. Kredi: DESY/HESS, Bilim İletişim Laboratuvarı
Beyaz cüceler, kendi içlerine çöken ve son derece kompakt nesnelere dönüşen yanmış yaşlı yıldızlardır. Novae olayları, örneğin, beyaz bir cüce, büyük bir yıldıza sahip ikili bir sistemdeyken ve beyaz cüce, yerçekimi nedeniyle daha büyük kütleli yoldaşından malzeme topladığında meydana gelir. Toplanan malzeme kritik bir seviyeyi aştığında, beyaz cücenin yüzeyinde termonükleer bir patlamaya yol açar. Bazı novaların tekrarlandığı bilinmektedir. RS Yılancı bu tekrarlayan novalardan biridir; her 15-20 yılda bir yüzeyinde bir patlama olur. Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg araştırmacısı ve HESS Nova programının baş araştırmacısı Alison Mitchell, “Sistemi oluşturan yıldızlar, birbirlerinden Dünya ve Güneş ile yaklaşık olarak aynı uzaklıkta” diye açıklıyor. “Ağustos 2021’de nova patladığında, HESS teleskopları ilk kez çok yüksek enerjili gama ışınlarında bir galaktik patlamayı gözlemlememize izin verdi” diye devam ediyor.
Araştırma grubu, parçacıkların daha önce novalarda gözlemlenenden birkaç yüz kat daha yüksek enerjilere hızlandığını gözlemledi. Ayrıca patlama sonucunda açığa çıkan enerji, son derece verimli bir şekilde hızlandırılmış protonlara ve ağır çekirdeklere dönüştürüldü, öyle ki parçacık ivmesi teorik modellerde hesaplanan maksimum hızlara ulaştı. Araştırmanın baş yazarlarından biri olan ve aynı üniversitede doktora adayı olan Ruslan Konno’ya göre DESY Zeuthen’de, “Parçacık ivmesi için teorik sınıra gerçek kozmik şok dalgalarında gerçekten ulaşılabileceği gözleminin astrofizik için muazzam sonuçları vardır. Hızlanma sürecinin çok daha aşırı akrabaları olan süpernovalarda da aynı derecede verimli olabileceğini gösteriyor.”
Bir beyaz cüce (arka plan) ve birbirinin yörüngesinde dönen kırmızı devden oluşan RS Yılancı ikili yıldız sistemine ilişkin sanatçının izlenimi. Kırmızı devden gelen malzeme, yoldaş yıldız tarafından sürekli olarak toplanır. Kredi: DESY/HESS, Bilim İletişim Laboratuvarı
RS Ophiuchi’nin patlaması sırasında, araştırmacılar ilk kez nova’nın gelişimini gerçek zamanlı olarak takip edebildiler ve kozmik parçacık ivmesini bir film izliyormuş gibi gözlemlemelerine ve incelemelerine izin verdi. Araştırmacılar, patlamadan bir ay sonrasına kadar yüksek enerjili gama ışınlarını ölçebildiler. Tokyo’daki Rikkyo Üniversitesi’nde teorik bir astrofizikçi olan Dmitry Khangulyan, “İlk kez böyle gözlemler yapabildik ve bu, kozmik patlamaların nasıl çalıştığına dair gelecekte daha da doğru bilgiler edinmemizi sağlayacak” diye açıklıyor. Japonya. “Örneğin, novaların her zaman var olan kozmik ışın denizine katkıda bulunduğunu ve bu nedenle yakın çevrelerinin dinamikleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğunu keşfedebiliriz.” Kozmik ışınlar, uzayda aynı anda her yönden gelen ve kesin bir kökene sahip olmayan enerjik atom altı parçacıkların muazzam duşlarıdır.
Bu ölçümler için özel teleskoplar gerekliydi. Namibya’daki HESS tesisi (Yüksek Enerjili Stereoskopik Sistem anlamına gelir), uzaydan gelen gama ışınlarını araştırmak için kullanılan beş Cherenkov teleskopundan oluşur. FlashCam olarak bilinen yeni, son derece hassas, son teknoloji ürünü bir kamera, yakın zamanda en büyük teleskopa yerleştirildi. FlashCam tasarımı şu anda yeni nesil gama ışını gözlemevi olan Cherenkov Teleskop Dizisi (CTA) için daha da geliştirilmektedir. Heidelberg’deki Max Planck Nükleer Fizik Enstitüsü’nde doktora adayı olan Simon Steinmaßl, “Yeni kamera 2019’un sonlarından beri kullanılıyor ve bu ölçüm, en yeni nesil kameraların ne kadar potansiyele sahip olduğunu gösteriyor” diye açıklıyor. kamera verilerini analiz ediyor.
Amatör gökbilimciler novayı astrofizik topluluğuna ilk kez bildirdikten sonra, teleskoplar çok kısa bir sürede novaya doğrultuldu. Gözlemin başarısı, araştırmacıların ve daha geniş astronomi camiasının hızlı tepki vermesine ve daha sonraki kapsamlı gözlemlerin yolunu açmasına bağlıydı. Heidelberg’deki bölgesel gözlemevinde profesör olan HESS Direktörü Stefan Wagner, “Önümüzdeki birkaç yıl içinde, CTA teleskoplarını kullanan araştırmalar, bu tür novaların özel olup olmadığını gösterecek.” Buna ek olarak, araştırmacılar artık ne arayacakları konusunda daha net bir fikre sahipler. Bu, daha iyi bir anlayış kazanmak ve novalarla bağlantılı olayları daha iyi açıklayabilmek için bir takım yeni olasılıklara yol açar. “Bu ölçüm, gama ışını astronomisinde bir başka başarı ve geleceğin HESS ve gama ışını teleskoplarıyla daha birçok kozmik patlamayı inceleyebileceğimizin cesaret verici bir işareti.”
Referans: HESS İşbirliği, 10 Mart 2022, “Tekrarlayan nova RS Ophiuchi’de zaman çözümlü hadronik parçacık ivmesi” Bilim.
DOI: 10.1126/science.abn0567
HESS Hakkında
Yüksek Enerji Stereoskopi Sistemi (HESS), kozmik gama ışınlarını incelemek için beş görüntüleme atmosferik Cherenkov teleskopundan oluşan bir dizidir. Gözlemevi, uluslararası bir işbirliği ile işletilmektedir. Teleskoplar, Namibya’da, mükemmel optik özellikleriyle bilinen bir bölgede, Gamsberg dağının yakınında bulunuyor. Dört HESS teleskopu 2002/2003’te faaliyete geçti, HESS II olarak bilinen çok daha büyük beşinci teleskop Temmuz 2012’den beri çalışıyor ve enerji kapsamını daha düşük enerjilere doğru genişletiyor ve ayrıca hassasiyeti daha da artırıyor. 15 farklı ülkedeki 41 enstitüden 230’dan fazla araştırmacı HESS’e katılıyor
