Гамма-изображение области центра галактики, полученное H.E.S.S. нажмите, чтобы увеличить
Астрофизики, использующие H.E.S.S. Ожидается, что эти гамма-лучи являются результатом еще более энергичных частиц космических лучей, которые пронизывают всю нашу Галактику и врезаются в облака. Однако благодаря чрезвычайной чувствительности прибора HESS в этом диапазоне энергий точные измерения интенсивности и энергий этих гамма-лучей дополнительно показывают, что в центральной области нашей Галактики эти частицы космических лучей обычно более энергичны, чем измеренные падающие на атмосферу Земли. Возможные причины, по которым космические лучи усиливаются и имеют более высокие энергии в сердце нашей Галактики, включают эхо сверхновой, которая взорвалась за десять тысяч лет до этого, или всплеск ускорения частиц из сверхмассивной черной дыры в самом центре нашей Галактики. ,
Гамма-лучи напоминают нормальный свет или рентгеновские лучи, но гораздо более энергичны. Видимый свет имеет энергию около одного электронвольта (1 эВ), с точки зрения физика. Рентгеновские лучи исчисляются миллионами эВ. H.E.S.S. обнаруживает фотоны гамма-излучения очень высокой энергии с энергией в миллион миллионов эВ или один тераэлектронвольт. Эти высокоэнергетические гамма-лучи довольно редки; даже для относительно сильных астрофизических источников только около одного гамма-луча в месяц достигает квадратного метра в верхней части атмосферы Земли.
Высокоэнергетические частицы из космоса непрерывно бомбардируют атмосферу Земли со всех сторон. Их энергии намного превышают те, которые могут быть достигнуты с помощью искусственных ускорителей частиц. Космические лучи были открыты в 1912 году Виктором Гессом, и, хотя они интенсивно изучались в течение почти столетия, их происхождение - часто объявляемое одной из ключевых тем астрофизики - до сих пор полностью не изучено. Один важный ранний результат H.E.S.S. Эксперимент должен был выявить ударную волну взрыва сверхновой [1] как место интенсивного ускорения частиц
В недавней публикации в журнале Nature, международный H.E.S.S. Сотрудничество сообщило об обнаружении гамма-излучения от комплекса газовых облаков вблизи центра нашей собственной Галактики Млечный Путь. Эти гигантские облака газообразного водорода охватывают количество газа, эквивалентное 50 миллионам масс Солнца. С высокочувствительным H.E.S.S. гамма-телескопы, впервые можно показать, что эти облака светятся в гамма-лучах очень высокой энергии.
Одним из ключевых вопросов в нашем понимании космических лучей является их распределение в пространстве. Равномерно ли они пронизывают всю Галактику или их плотность и распределение по энергии изменяются в зависимости от местоположения в Галактике (например, из-за близости ускорителей космических частиц)? Прямые измерения космических лучей могут быть сделаны только в нашей солнечной системе, расположенной примерно в 25 000 световых лет от центра Галактики. Однако отговорка позволяет астрофизикам исследовать космические лучи в других местах Галактики; когда частица космического луча сталкивается с частицей межзвездного газа, образуются гамма-лучи.
Центральная часть нашей Галактики представляет собой сложный астрономический зоопарк, содержащий примеры всех типов экзотических объектов, известных астрономам, таких как остатки взрывов сверхновых и сверхмассивная черная дыра. Он также содержит огромное количество межзвездного газа, который склоняется к образованию облаков. Если гамма-лучи обнаруживаются со стороны такого газового облака, ученые могут определить плотность космических лучей в месте нахождения облака. Интенсивность и распределение в энергии этих гамма-лучей отражает интенсивность космических лучей.
При низких энергиях, около 100 миллионов электронвольт (искусственные ускорители достигают энергий до 1 000 000 миллионов электронвольт), этот метод использовался спутником EGRET для картирования космических лучей в нашей Галактике. При действительно высоких энергиях - истинной области ускорителей космических лучей - ни один инструмент не был настолько чувствителен, чтобы «видеть» межзвездные газовые облака, сияющие в гамма-лучах очень высокой энергии. впервые продемонстрировал присутствие космических лучей в этой центральной области нашей Галактики.
H.E.S.S. данные показывают, что плотность космических лучей значительно превышает плотность в окрестностях Солнца. Интересно, что эта разница увеличивается с ростом энергии, что означает, что космические лучи были недавно ускорены. Итак, эти данные намекают на то, что облака освещаются близлежащим ускорителем космических лучей, который работал последние десять тысяч лет. Кандидатами на такие ускорители являются гигантский звездный взрыв, который, очевидно, произошел недалеко от сердца нашей Галактики в «недавней» истории; Другим возможным местом ускорения является сверхмассивная черная дыра в центре Галактики. Джим Хинтон, один из ученых, участвовавших в открытии, делает вывод: «Это только первый шаг. Мы, конечно, продолжаем направлять наши телескопы в центр Галактики, и будем усердно работать, чтобы точно определить точное место ускорения - я уверен, что впереди еще много интересных открытий ».
Команда высокоэнергетической стереоскопической системы (H.E.S.S.) состоит из ученых из Германии, Франции, Великобритании, Чехии, Ирландии, Армении, Южной Африки и Намибии.
Результаты были получены с помощью телескопов High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) в Намибии, на юго-западе Африки. Эта система из четырех телескопов диаметром 13 м в настоящее время является наиболее чувствительным детектором гамма-лучей очень высокой энергии. Они поглощаются в атмосфере, где они дают кратковременный поток частиц. H.E.S.S. телескопы обнаруживают слабые короткие вспышки голубоватого света, которые испускают эти частицы (называемые черенковским светом, длящиеся несколько миллиардных долей секунды), собирая свет большими зеркалами, которые отражаются на чрезвычайно чувствительных камерах. Каждое изображение дает положение в небе одного фотона гамма-излучения, а количество собранного света дает энергию исходного гамма-излучения. Построение изображений фотон за фотоном позволяет H.E.S.S. создавать карты астрономических объектов по мере их появления в гамма-лучах.
H.E.S.S. Массив телескопов представляет собой многолетнюю работу по строительству международной командой из более чем 100 ученых и инженеров. Инструмент был открыт в сентябре 2004 года премьер-министром Намибии Тео-Беном Гирабом, и его первые данные уже привели к ряду важных открытий, включая первое астрономическое изображение ударной волны сверхновой при самых высоких энергиях гамма-излучения.
Первоисточник: Общество Макса Планка
