Астрономы раскрыли 100-летнюю тайну астрофизики

27.08.2021
90
0
0.0
Астрономам впервые удалось количественно определить протонную и электронную компоненты космических лучей в остатке сверхновой.

Согласно новому анализу изображений радио, рентгеновского и гамма-излучения, по крайней мере 70% гамма-лучей очень высоких энергий, испускаемых космическими лучами, вызваны релятивистскими протонами.

Новое исследование было опубликовано в Astrophysical Journal.

Место ускорения протонов, основных компонентов космических лучей, было 100-летней загадкой в ​​современной астрофизике, это первый раз, когда количественно показано количество космических лучей, образующихся в остатке сверхновой, и это открытие позволит сделать шаг вперед в выяснении происхождения космических лучей.

Происхождение космических лучей, частиц с самой высокой энергией во Вселенной, было большой загадкой с момента их открытия в 1912 году. Поскольку космические лучи способствуют химической эволюции межзвездной материи, понимание их происхождения имеет решающее значение для понимания эволюции нашей Галактики. Считается, что космические лучи ускоряются остатками сверхновых (последствия взрывов сверхновых) в нашей Галактике и достигли Земли почти со скоростью света.

Недавний прогресс в наблюдениях за гамма-лучами показал, что многие остатки сверхновых излучают гамма-лучи с энергиями тераэлектронвольт (ТэВ). Если гамма-лучи производятся протонами, которые являются основным компонентом космических лучей, то можно проверить происхождение космических лучей из остатков сверхновой. Однако гамма-лучи также производятся электронами, необходимо определить, является ли происхождение протона или электрона доминирующим, и измерить соотношение этих двух вкладов (см. Также рисунок 1).

Результаты этого исследования предоставляют убедительные доказательства того, что гамма-лучи происходят от протонного компонента, который является основным компонентом космических лучей, и проясняют, что галактические космические лучи производятся остатками сверхновой.

Оригинальность данного исследования заключается в том, что гамма-излучение представляет собой линейную комбинацию протонной и электронной составляющих. Астрономы знали, что интенсивность гамма-излучения протонов пропорциональна плотности межзвездного газа, полученной с помощью наблюдений радиолинии. С другой стороны, ожидается, что гамма-излучение от электронов будет пропорционально интенсивности рентгеновского излучения от электронов. Таким образом, они выразили общую интенсивность гамма-излучения как сумму двух гамма-составляющих, одна из которых происходит от протонов, а другая от электронов. Это привело к единому пониманию трех независимых наблюдаемых.

Этот метод был впервые предложен в данном исследовании. В результате было показано, что гамма-лучи от протонов и электронов составляют 70% и 30% от общего количества гамма-лучей соответственно. Это первая количественная оценка двух источников происхождения. Результаты также демонстрируют, что гамма-лучи от протонов преобладают в межзвездных областях, богатых газом, тогда как гамма-лучи от электронов усиливаются в бедных газом областях. Это подтверждает, что два механизма работают вместе и подтверждают прогнозы предыдущих теоретических исследований.

«Этот новый метод был бы невозможен без международного сотрудничества», — говорит заслуженный профессор Ясуо Фукуи из Университета Нагоя. Он руководил этим проектом и с 2003 года точно определил распределение плотности межзвездного газа с помощью радиотелескопа NANTEN и Australia Telescope Compact Array.

«Этот новый метод будет применен к большему количеству остатков сверхновых с использованием гамма-телескопа следующего поколения CTA (Cherenkov Telescope Array) в дополнение к существующим обсерваториям, что значительно продвинет изучение происхождения космических лучей», — добавил он.
Источник
Аватар enr091 Наталия Ришко / enr091
Журналист/Midgardinfo



Комментарии (0)
avatar