Gamma-ray-bilden av det galaktiska centrumområdet taget av H.E.S.S. Klicka för att förstora
Astrofysiker som använder H.E.S.S. Dessa gammastrålar förväntas komma från de ännu mer energiska kosmiska strålpartiklarna, som genomsyrar hela vår galax och kraschar i molnen. Tack vare HESS-instrumentets extrema känslighet i detta energiområde visar emellertid exakta mätningar av intensiteten och energierna hos dessa gammastrålar att i den centrala regionen av vår galax är dessa kosmiska strålpartiklar vanligtvis mer energiska än de uppmätta som faller på jordens atmosfär. Möjliga orsaker till att kosmiska strålar förbättras och av högre energi i hjärtat av vår galax inkluderar ekot av en supernova som exploderade cirka tio tusen år i förväg, eller en spräng av partikelacceleration från det supermassiva svarta hålet i centrum av vår galax .
Gamma-strålar liknar normalt ljus eller röntgenstrålar, men är mycket mer energiska. Synligt ljus har en energi på ungefär en elektronvolt (1 eV), i fysiker. Röntgenstrålar är tusentals till miljoner eV. H.E.S.S. upptäcker mycket-energi gamma-ray fotoner med en energi på en miljon miljoner eV, eller en teraelektronvolt. Dessa högenergiska gammastrålar är ganska sällsynta; även för relativt starka astrofysiska källor träffar bara en gammastråle per månad en kvadratmeter högst upp i jordens atmosfär.
Högenergipartiklar från rymden bombarderar kontinuerligt jordens atmosfär från alla håll. Deras energier överstiger överlägset de som kan nås med hjälp av konstgjorda partikelacceleratorer. Kosmiska strålar upptäcktes 1912 av Victor Hess, och även om de har studerats omfattande i nästan ett sekel, är deras ursprung - ofta förklarat som ett av de viktigaste teman för astrofysik - fortfarande inte helt förstått. Ett viktigt tidigt resultat av H.E.S.S. experimentet var att avslöja en supernovaexplosionchockvåg [1] som en plats för intensiv partikelacceleration
I en nyligen publicerad tidning Nature skrev den internationella H.E.S.S. samarbete rapporterade upptäckten av gammastråleutsläpp från ett komplex av gasmoln nära centrum av vår egen Vintergatan. Dessa gigantiska moln av vätgas omfattar en mängd gas motsvarande 50 miljoner gånger solens massa. Med den mycket känsliga H.E.S.S. gammastrålteleskop, är det för första gången möjligt att visa att dessa moln glöder i väldigt högenergiska gammastrålar.
En viktig fråga i vår förståelse av kosmiska strålar är deras distribution i rymden. Genomtränger de hela galaxen enhetligt, eller varierar deras täthet och energifördelning beroende på en plats i galaxen (till exempel på grund av närheten till kosmiska partikelacceleratorer)? Direkta mätningar av kosmiska strålar kan endast göras i vårt solsystem, som ligger cirka 25 000 ljusår från galaxens centrum. En subterfuge tillåter emellertid astrofysiker att undersöka kosmiska strålar någon annanstans i galaxen; när en kosmisk strålepartikel kolliderar med en interstellär gaspartikel produceras gammastrålar.
Den centrala delen av vår galax är en komplex astronomisk zoo, som innehåller exempel på alla typer av exotiska föremål som är kända för astronomer, såsom resterna av supernovaexplosioner och ett supermassivt svart hål. Den innehåller också enorma mängder interstellär gas, som tenderar att klumpa sig i moln. Om gammastrålar upptäcks från riktningen för ett sådant gasmoln, kan forskare dra slutsatsen för kosmiska strålar på molnens plats. Intensiteten och fördelningen i energi för dessa gammastrålar återspeglar den hos de kosmiska strålarna.
Vid låga energier, cirka 100 miljoner elektronvolt (människokraftiga acceleratorer når energier upp till 1 000 000 miljoner elektronvolt), har denna teknik använts av EGRET-satelliten för att kartlägga kosmiska strålar i vår Galaxy. Vid riktigt höga energier - den verkliga domänen för kosmiska strålacceleratorer - har inget instrument hittills varit känsligt för att "se" interstellära gasmoln som lyser i väldigt högenergiska gammastrålar. har för första gången visat närvaron av kosmiska strålar i denna centrala del av vår galax.
H.E.S.S. data visar att densiteten hos kosmiska strålar överstiger den i solområdet med en betydande faktor. Intressant nog ökar denna skillnad när vi går upp i energi, vilket innebär att de kosmiska strålarna nyligen har påskyndats. Så dessa data antyder att molnen är upplysta av en närliggande kosmisk strålaccelerator, som var aktiv under de senaste tio tusen åren. Kandidater till sådana acceleratorer är en gigantisk stellarexplosion som tydligen gick nära hjärtat av vår galax i "nyligen" historia; en annan möjlig accelerationsplats är det supermassiva svarta hålet i centrum av Galaxy. Jim Hinton, en av forskarna som är inblandade i upptäckten, avslutar ”Detta är bara det första steget. Vi fortsätter naturligtvis att rikta våra teleskop mot Galaxy-centrum och kommer att arbeta hårt för att fastställa den exakta accelerationsplatsen - jag är säker på att det kommer ytterligare spännande upptäckter att komma. "
The High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) -teamet består av forskare från Tyskland, Frankrike, Storbritannien, Tjeckien, Irland, Armenien, Sydafrika och Namibia.
Resultaten erhölls med hjälp av High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) -teleskop i Namibia, i sydvästra Afrika. Detta system med fyra teleskop med en diameter på 13 m är för närvarande den mest känsliga detektorn för gammastrålar med mycket hög energi. Dessa absorberas i atmosfären, där de ger en kortlivad dusch av partiklar. H.E.S.S. teleskop upptäcker den svaga, korta blixtar av blåaktigt ljus som dessa partiklar avger (kallad Cherenkov-ljus, varar några miljarder av en sekund) och samlar ljuset med stora speglar som reflekterar på extremt känsliga kameror. Varje bild ger positionen på himlen för en enda gammastrålningsfoton, och mängden ljus som samlas in ger energin från den initiala gammastrålen. Att bygga upp bilderna foton för foton tillåter H.E.S.S. att skapa kartor över astronomiska objekt som de visas i gammastrålar.
H.E.S.S. teleskopuppsättning representerar ett flerårigt byggarbete av ett internationellt team med mer än 100 forskare och ingenjörer. Instrumentet invigdes i september 2004 av den namibiska premiärministern, Theo-Ben Guirab, och dess första data har redan resulterat i ett antal viktiga upptäckter, inklusive den första astronomiska bilden av en supernovachockvåg vid de högsta gammastrålenergierna.
Ursprungskälla: Max Planck Society
