Astronomové dlouho přemýšleli, odkud vysokoenergetické kosmické záření v naší galaxii pochází? Nová pozorování s pomocí hvězdárny Čerenkovův experiment s vodou ve vysoké nadmořské výšce (HAWC) objevili téměř nemožného kandidáta: jinak je obří molekulární mrak běžným jevem.
Kosmické paprsky nejsou vůbec paprsky, ale spíše drobné částice, které se pohybují vesmírem téměř rychlostí světla. Mohou se skládat z elektronů, protonů nebo i iontů těžších prvků. Vznikají ve všech druzích vysokoenergetických procesů v celém vesmíru, od výbuchů supernov po sloučení hvězd a dokonce i tehdy, když černá díra nasává plyn. Kosmické paprsky přicházejí v široké škále energií a obecně řečeno, kosmické paprsky s vyšší energií jsou méně běžné než jejich příbuzní s nižší energií. Tento poměr se velmi mírně mění při určité energii – 10^15 elektronvoltů – které se říká „koleno“. Elektronvolt neboli eV je jednoduše způsob, jakým částicoví fyzici rádi měří energetické hladiny. Pro srovnání, nejvýkonnější urychlovač částic na Zemi, Velký hadronový urychlovač, může dosáhnout 13×10^12 eV, což je často označováno jako 13 teraelektron voltů nebo 13 TeV.
Kosmické záření s energií nad 10-15 eV je mnohem vzácnější, než by se dalo očekávat. To vedlo astronomy k přesvědčení, že jakékoli kosmické záření na této energetické úrovni a výše pochází z vnějšku galaxie, zatímco procesy v Mléčné dráze jsou schopny produkovat kosmické záření až do 10-15 eV včetně. Cokoli vytváří tyto kosmické paprsky, bude v rozsahu „peta“, a tedy více než 1000krát silnější než naše nejlepší urychlovače částic – přirozené „pevatrony“ pohybující se po galaxii.
Mise je jednoduchá: najít zdroj kosmického záření v měřítku PEV v Mléčné dráze. Ale i přes jejich energii je těžké určit jejich původ. Je to proto, že kosmické záření se skládá z nabitých částic a nabité částice pohybující se v mezihvězdném prostoru reagují na magnetické pole naší galaxie. Takže když vidíte vysokoenergetický kosmický paprsek přicházející z určitého směru na obloze, opravdu netušíte, odkud se vlastně vzal – jeho dráha byla na své cestě k Zemi zkroucená a zkroucená. Ale místo přímého hledání kosmického záření můžeme hledat jejich příbuzné.
Když kosmické záření náhodně zasáhne oblak mezihvězdného plynu, může vyzařovat gama záření, vysokoenergetickou formu záření. Tyto gama paprsky procházejí galaxií v přímce, což nám umožňuje přímo určit jejich původ. Pokud tedy vidíme silný zdroj gama záření, můžeme hledat blízké zdroje kosmického záření PEV.
Zajímavé také:
- Neutronové hvězdy zanechávají dědictví zlata a platiny
- Co pomáhá ochlazovat horké neutronové hvězdy?
Tuto metodu použila skupina výzkumníků pomocí HAWC, která se nachází na sopce Sierra Negra na jihu středního Mexika. HAWC „kouká“ na oblohu vedle nádrží naplněných ultračistou vodou. Když vysokoenergetické částice nebo záření zasáhnou nádrže, vydávají záblesk modrého světla, což astronomům umožňuje sledovat zdroj na obloze.
Podrobně v článku nedávno publikovaném v časopise arXiv astronomové identifikovali zdroj gama záření přesahujícího 200 TeV, který může být produkován pouze ještě silnějším kosmickým zářením – druhem kosmického záření, které dosahuje měřítka PEV. Zdroj pojmenovaný HAWC J1825-134 se nachází přibližně ve středu Galaxie. HAWC J1825-134 se nám jeví jako jasná skvrna gama záření osvětlená nějakým neznámým zdrojem kosmického záření – možná nejsilnějším známým zdrojem kosmického záření v Mléčné dráze.
Několik běžných podezřelých ze zdroje vysokoenergetického kosmického záření se nachází v okruhu několika tisíc světelných let od HAWC J1825-134, ale žádný z nich nedokáže signál snadno vysvětlit. Například samotné galaktické centrum je známým generátorem intenzivního kosmického záření, ale je příliš daleko od HAWC J1825-134, aby bylo pro tato měření relevantní. Existují nějaké zbytky supernov a supernovy jsou nepochybně velmi silné. Ale všechny supernovy v oblasti HAWC J1825-134 explodovaly už dávno – příliš dávno na to, aby nyní produkovaly tyto vysokoenergetické kosmické paprsky.
Pulsary – husté, rychle rotující zbytky jader hmotných hvězd – také produkují velké množství kosmického záření. Ale také jsou příliš daleko od zdroje gama záření - energie elektronů a protonů pocházejících z pulsaru - prostě nejsou dostatečně vysoké, aby urazily tisíce světelných let tam, kde je gama záření emitováno.
Překvapivě se ukázalo, že zdrojem těchto rekordních kosmických paprsků není nikdo jiný než obří molekulární mrak. Tato mračna jsou obří, nemotorná stvoření plná prachu a plynu, která se potulují po galaxii. Někdy se smrští a stanou se hvězdami, ale jinak mohou zůstat v klidu a uvolněné po miliardy let.
Uvnitř oblačného komplexu je kupa nově zrozených hvězd, ale ani ty nejúžasnější a nejhlasitější mladé hvězdy nejsou považovány za dostatečně silné, aby vypustily takové kosmické paprsky. Sami výzkumníci přiznávají, že nevědí, jak to tento mrak dělá, ale nějak, když tomu nikdo nevěnoval pozornost, vytvořil některé z nejsilnějších částic v celé galaxii.
Přečtěte si také:
- V novém stavu hmoty byl objeven zvláštní neutrální elektron
- Pět způsobů, jak nám umělá inteligence může pomoci při průzkumu vesmíru