Röntgenglöd: Bevis på en lokal het bubbla huggen av en Supernova

Pin
Send
Share
Send

Jag tillbringade den senaste helgen på backpacking i Rocky Mountain National Park, där även om de snötoppade topparna och det farligt nära djurlivet var svindlande, stod natthimlen i triumf. Utan eld gav stjärnorna, några planeter och det överraskande ljusa Vintergatan det enda ljuset som ledde oss.

Men natthimlen sett av det mänskliga ögat är relativt mörkt. Lite synligt ljus som sträcker sig över kosmos från stjärnor, nebulosor och galaxer når faktiskt jorden. Hela natthimlen, sett av en röntgendetektor, glöder dock svagt.

Ursprunget till den mjuka röntgenstrålningen som genomsyrar himlen har diskuterats starkt under de senaste 50 åren. Men nya fynd visar att det kommer både från och utanför solsystemet.

Årtionden av kartläggning av himlen i röntgenstrålar med energier runt 250 elektron volt - ungefär 100 gånger energin från synligt ljus - avslöjade mjuka utsläpp över himlen. Och astronomer har länge letat efter dess källa.

Först föreslog astronomer en "lokal het bubbla" av gas - troligen huggen av en närliggande supernovaexplosion under de senaste 20 miljoner åren - för att förklara röntgenbakgrunden. Förbättrade mätningar gjorde det allt tydligare att solen bor i en region där interstellär gas är ovanligt gles.

Men den lokala bubbelförklaringen utmanades när astronomer insåg att kometer var en oväntad källa till mjuka röntgenstrålar. I själva verket kan denna process, känd som solvindvindladdningsutbyte, förekomma var som helst atomer som interagerar med solvindjoner.

Efter denna upptäckt vände astronomer blicken in i solsystemet och började undra om röntgenbakgrunden kan produceras av de joniserade partiklarna i solvinden som kolliderar med diffus interplanetär gas.

För att lösa det enastående mysteriet utvecklade ett team av astronomer under ledning av Massimilliano Galeazzi från University of Miami ett röntgeninstrument som kan göra nödvändiga mätningar.

Galeazzi och kollegor byggde om, testade, kalibrerade och anpassade röntgendetektorer som ursprungligen designades av University of Wisconsin och flög på klingande raketer på 1970-talet. Uppdraget fick namnet DXL för diffus röntgenstrålning från Local Galaxy.

Den 12 december 2012 lanserade DXL från White Sands Missile Range i New Mexico ovanpå en NASA Black Brant IX-klingande raket. Den nådde en topphöjd på 160 mil och tillbringade totalt fem minuter över jordens atmosfär.

De insamlade uppgifterna visar att utsläppet domineras av den lokala hetbubblan, med högst 40 procent från solsystemet.

"Detta är en viktig upptäckt", säger huvudförfattaren Massimiliano Galeazzi från University of Miami i ett pressmeddelande. "Speciellt påverkar existensen eller ingen existensen av den lokala bubblan vår förståelse av galaxen i närheten av solen och kan användas som grund för framtida modeller av Galaxy-strukturen."

Det är nu tydligt att solsystemet för närvarande passerar genom ett litet moln med kall interstellär gas när det rör sig genom Vintergatan.

Molnens neutrala väte- och heliumatomer strömmar genom solsystemet vid cirka 90 000 km / h. Väteatomerna joniserar snabbt, men heliumatomerna reser på en väg som till stor del styrs av solens tyngdkraft. Detta skapar en heliumfokuseringskotte - en vind fokuserad nedströms från solen - med en mycket större täthet av neutrala atomer. Dessa kolliderar lätt med solvindjoner och avger mjuka röntgenstrålar.

Bekräftelsen av den lokala hetbubblan är en betydande utveckling i vår förståelse av det interstellära mediet, vilket är avgörande för att förstå stjärnbildningen och galaxutvecklingen.

"DXL-teamet är ett extraordinärt exempel på tvärvetenskaplig vetenskap som sammanför astrofysiker, planetforskare och heliofysiker", säger medförfattare F. Scott Porter från NASA: s Goddard Space Flight Center. "Det är ovanligt men mycket givande när forskare med så olika intressen samlas för att producera sådana banbrytande resultat."

Artikeln har publicerats i Nature.

Pin
Send
Share
Send