Gamma-strålebildet av det galaktiske sentrumsområdet tatt av H.E.S.S. Klikk for å forstørre
Astrofysikere som bruker H.E.S.S. Disse gammastrålene forventes å stamme fra de enda mer energiske kosmiske strålepartiklene, som gjennomsyrer hele vår Galaxy, og krasjer i skyene. Takket være HESS-instrumentets ekstreme følsomhet i dette energiområdet, viser imidlertid nøyaktige målinger av intensiteten og energiene til disse gammastrålene at i det sentrale området av vår Galaxy er disse kosmiske strålepartikler typisk mer energiske enn de målte fallende inn på jordas atmosfære. Mulige årsaker til at kosmiske stråler forbedres og av høyere energier i hjertet av vår galakse inkluderer ekkoet av en supernova som eksploderte noen ti tusen år på forhånd, eller et utbrudd av partikkelakselerasjon fra det supermassive sorte hullet i sentrum av vår Galaxy .
Gamma-stråler ligner normalt lys eller røntgenstråler, men er mye mer energiske. Synlig lys har en energi på omtrent en elektronvolt (1 eV), i fysikermessige termer. Røntgenbilder er tusenvis til millioner av eV. H.E.S.S. oppdager gamma-ray-fotoner med meget høy energi med en energi på en million millioner eV, eller en teraelektronvolt. Disse høyenergi-gammastrålene er ganske sjeldne; selv for relativt sterke astrofysiske kilder, treffer bare en gammastråle per måned en kvadratmeter på toppen av jordas atmosfære.
Partier med høy energi fra rommet bombarderer kontinuerlig jordens atmosfære fra alle retninger. Energiene deres overstiger langt de som kan nås ved hjelp av menneskeskapte partikkelakseleratorer. Kosmiske stråler ble oppdaget i 1912 av Victor Hess, og selv om de har blitt grundig studert i nesten et århundre, er deres opprinnelse - ofte erklært som et av hovedtemaene i astrofysikk - fortsatt ikke helt forstått. Et viktig tidlig resultat av H.E.S.S. eksperimentet skulle avsløre en supernovaeksplosjon sjokkbølge [1] som et sted for intens partikkelakselerasjon
I en fersk publikasjon i magasinet Nature, skrev det internasjonale H.E.S.S. samarbeid rapporterte om funnet av gammastråleutslipp fra et kompleks av gassskyer nær sentrum av vår egen Melkeveis Galaxy. Disse gigantiske skyene med hydrogengass omfatter en mengde gass som tilsvarer 50 millioner ganger solens masse. Med den svært følsomme H.E.S.S. gamma-stråle-teleskoper, er det mulig for første gang å vise at disse skyene lyser i gammastråler med meget høy energi.
Et sentralt spørsmål i vår forståelse av kosmiske stråler er deres distribusjon i rommet. Sperrer de gjennom hele Galaxy enhetlig, eller varierer densiteten og fordelingen i energi avhengig av hvor man befinner seg i Galaxy (for eksempel på grunn av nærheten til kosmiske partikkelakseleratorer)? Direkte målinger av kosmiske stråler kan bare tas i vårt solsystem, som ligger omtrent 25 000 lysår fra Galaxy sentrum. Imidlertid tillater en subterfuge astrofysikere å undersøke kosmiske stråler andre steder i Galaxy; når en kosmisk strålepartikkel kolliderer med en interstellar gasspartikkel, produseres gammastråler.
Den sentrale delen av vår Galaxy er en kompleks astronomisk dyrehage, som inneholder eksempler på alle typer eksotiske gjenstander kjent for astronomer, for eksempel restene av supernovaeksplosjoner og et supermassivt svart hull. Den inneholder også enorme mengder interstellar gass, som har en tendens til å klumpe seg opp i skyer. Hvis gammastråler oppdages fra retningen til en slik gasssky, kan forskere utlede tettheten av kosmiske stråler på skyens beliggenhet. Intensiteten og fordelingen i energi fra disse gammastrålene gjenspeiler den for de kosmiske strålene.
Ved lave energier, rundt 100 millioner elektronvolt (menneskeskapte akseleratorer når energier opp til 1 000 000 millioner elektronvolt), har denne teknikken blitt brukt av EGRET-satellitten for å kartlegge kosmiske stråler i vår Galaxy. Ved virkelig høye energier - det sanne domenet til kosmiske stråleakseleratorer - har ingen instrumenter så langt vært følsomme nok til å "se" interstellare gassskyer som lyser i gammastråler med veldig høy energi. har for første gang demonstrert tilstedeværelsen av kosmiske stråler i denne sentrale regionen av vår Galaxy.
H.E.S.S. data viser at tettheten av kosmiske stråler overstiger den i solcelleområdet med en betydelig faktor. Interessant nok øker denne forskjellen når vi går opp i energi, noe som innebærer at de kosmiske strålene nylig er blitt akselerert. Disse dataene antyder at skyene blir opplyst av en nærliggende kosmisk stråleakselerator, som var aktiv de siste ti tusen årene. Kandidater for slike akseleratorer er en gigantisk fantastisk eksplosjon som tilsynelatende gikk nær hjertet av vår Galaxy i "nyere" historie; et annet mulig akselerasjonssted er det supermassive sorte hullet i sentrum av Galaxy. Jim Hinton, en av forskerne som er involvert i funnet, konkluderer “Dette er bare det første trinnet. Vi fortsetter selvfølgelig å rette teleskopene våre på sentrum av Galaxy, og vil jobbe hardt for å finne det eksakte akselerasjonsstedet - jeg er sikker på at det kommer flere spennende oppdagelser fremover. ”
High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) -teamet består av forskere fra Tyskland, Frankrike, Storbritannia, Tsjekkia, Irland, Armenia, Sør-Afrika og Namibia.
Resultatene ble oppnådd ved bruk av High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) teleskoper i Namibia, i det sørvestlige Afrika. Dette systemet med fire teleskoper på 13 m i diameter er i dag den mest følsomme detektoren for gammastråler med meget høy energi. Disse blir absorbert i atmosfæren, der de gir en kortvarig dusj av partikler. H.E.S.S. teleskoper oppdager de svake, korte blinkene av blålig lys som disse partiklene avgir (kalt Cherenkov-lys, som varer noen få milliarddeler av et sekund), og samler lyset med store speil som reflekterer på ekstremt følsomme kameraer. Hvert bilde gir posisjonen på himmelen til et enkelt gammastrålefoton, og mengden lys som samles inn gir energien fra den innledende gammastrålen. Å bygge opp bildene foton for foton tillater H.E.S.S. å lage kart over astronomiske objekter slik de vises i gammastråler.
H.E.S.S. teleskoparray representerer en flerårig konstruksjonsinnsats av et internasjonalt team på mer enn 100 forskere og ingeniører. Instrumentet ble innviet i september 2004 av den namibiske statsministeren, Theo-Ben Guirab, og dets første data har allerede resultert i en rekke viktige funn, inkludert det første astronomiske bildet av en supernova-sjokkbølge ved de høyeste gammastråle-energiene.
Originalkilde: Max Planck Society
