Zdjęcie gamma regionu centrum galaktyki wykonane przez H.E.S.S. Kliknij, aby powiększyć
Astrofizycy korzystający z H.E.S.S. Oczekuje się, że te promienie gamma będą wynikać z jeszcze bardziej energetycznych cząstek promieniowania kosmicznego, które przenikają całą naszą Galaktykę, uderzając w chmury. Jednakże, dzięki ekstremalnej czułości instrumentu HESS w tym zakresie energii, dokładne pomiary intensywności i energii tych promieni gamma dodatkowo pokazują, że w centralnym obszarze naszej Galaktyki te cząstki promieniowania kosmicznego są zazwyczaj bardziej energetyczne niż te mierzone opadaniem w atmosferę ziemską. Możliwe przyczyny, dla których promienie kosmiczne są wzmocnione i wyższe energie w sercu naszej Galaktyki, obejmują echo supernowej, która wybuchła jakieś dziesięć tysięcy lat wcześniej, lub wybuch przyspieszenia cząstek z super masywnej czarnej dziury w samym centrum naszej Galaktyki .
Promienie gamma przypominają normalne światło lub promieniowanie rentgenowskie, ale są znacznie bardziej energetyczne. W świetle fizyki światło widzialne ma energię około jednego elektronowolta (1 eV). Promieniowanie rentgenowskie to tysiące do milionów eV. H.E.S.S. wykrywa bardzo wysokoenergetyczne fotony promieniowania gamma o energii miliona milionów eV lub jednego teraelektronowolta. Te wysokoenergetyczne promienie gamma są dość rzadkie; nawet w przypadku stosunkowo silnych źródeł astrofizycznych tylko około jeden promień gamma miesięcznie uderza w metr kwadratowy w górnej części atmosfery ziemskiej.
Cząsteczki o wysokiej energii z kosmosu nieustannie bombardują atmosferę Ziemi ze wszystkich stron. Ich energie zdecydowanie przekraczają energie, które można osiągnąć za pomocą sztucznych akceleratorów cząstek. Promienie kosmiczne zostały odkryte w 1912 r. Przez Victora Hessa i chociaż były one intensywnie badane przez prawie wiek, ich pochodzenie - często deklarowane jako jeden z kluczowych tematów astrofizyki - wciąż nie jest w pełni zrozumiałe. Jeden ważny wczesny wynik H.E.S.S. eksperyment polegał na ujawnieniu fali uderzeniowej wybuchu supernowej [1] jako miejsca intensywnego przyspieszenia cząstek
W niedawnej publikacji w magazynie Nature międzynarodowy H.E.S.S. współpraca doniosła o odkryciu emisji promieniowania gamma z kompleksu chmur gazowych w pobliżu centrum naszej własnej Drogi Mlecznej. Te gigantyczne chmury wodoru zawierają gaz równy 50 milionom mas Słońca. Dzięki wysoce wrażliwemu H.E.S.S. Teleskopy gamma mogą po raz pierwszy pokazać, że te chmury świecą promieniami gamma o bardzo wysokiej energii.
Jednym z kluczowych zagadnień w naszym rozumieniu promieni kosmicznych jest ich rozkład w przestrzeni. Czy przenikają one równomiernie całą Galaktykę, czy też ich gęstość i rozkład energii różnią się w zależności od lokalizacji w Galaktyce (na przykład z powodu bliskości kosmicznych akceleratorów cząstek)? Bezpośrednie pomiary promieni kosmicznych można wykonać tylko w naszym Układzie Słonecznym, położonym około 25 000 lat świetlnych od centrum Galaktyki. Jednak podstęp pozwala astrofizykom na badanie promieni kosmicznych w innych miejscach Galaktyki; kiedy cząstka promienia kosmicznego zderzy się z międzygwiezdną cząstką gazu, wytwarzane są promienie gamma.
Centralna część naszej Galaktyki to złożone zoo astronomiczne, zawierające przykłady wszelkiego rodzaju egzotycznych obiektów znanych astronomom, takie jak pozostałości eksplozji supernowych i supermasywna czarna dziura. Zawiera także ogromne ilości gazu międzygwiezdnego, który ma tendencję do zlepiania się w chmury. Jeśli promienie gamma zostaną wykryte z kierunku takiej chmury gazu, naukowcy mogą wywnioskować gęstość promieni kosmicznych w miejscu chmury. Intensywność i rozkład energii tych promieni gamma odzwierciedla promieniowanie kosmiczne.
Przy niskich energiach około 100 milionów elektronowoltów (sztuczne akceleratory osiągają energie do 1 000 000 milionów elektronowoltów), technika ta została wykorzystana przez satelitę EGRET do mapowania promieni kosmicznych w naszej Galaktyce. Przy naprawdę wysokich energiach - prawdziwej dziedzinie akceleratorów promieni kosmicznych - żaden instrument nie był na tyle czuły, aby „zobaczyć” międzygwiezdne chmury gazowe świecące w promieniach gamma o bardzo wysokiej energii. po raz pierwszy wykazał obecność promieni kosmicznych w tym centralnym regionie naszej Galaktyki.
The H.E.S.S. dane pokazują, że gęstość promieni kosmicznych znacznie przekracza gęstość w sąsiedztwie Słońca. Co ciekawe, różnica ta wzrasta wraz ze wzrostem energii, co oznacza, że promienie kosmiczne zostały ostatnio przyspieszone. Dane te wskazują, że chmury są oświetlane przez pobliski akcelerator promieni kosmicznych, który był aktywny przez ostatnie dziesięć tysięcy lat. Kandydaci na takie akceleratory to gigantyczna gwiezdna eksplozja, która najwyraźniej wybuchła w pobliżu serca naszej Galaktyki w „najnowszej” historii; innym możliwym miejscem przyspieszenia jest super-masywna czarna dziura w centrum Galaktyki. Jim Hinton, jeden z naukowców zaangażowanych w odkrycie, stwierdza: „To dopiero pierwszy krok. Oczywiście nadal celujemy naszymi teleskopami w środek Galaktyki i będziemy ciężko pracować, aby wskazać dokładne miejsce przyspieszenia - jestem pewien, że będą jeszcze inne ekscytujące odkrycia ”.
Zespół High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) składa się z naukowców z Niemiec, Francji, Wielkiej Brytanii, Czech, Irlandii, Armenii, Afryki Południowej i Namibii.
Wyniki uzyskano przy użyciu teleskopów High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) w Namibii w południowo-zachodniej Afryce. Ten system czterech teleskopów o średnicy 13 m jest obecnie najbardziej czułym detektorem bardzo wysokoenergetycznych promieni gamma. Są one absorbowane w atmosferze, gdzie dają krótkotrwały deszcz cząstek. The H.E.S.S. Teleskopy wykrywają słabe, krótkie błyski niebieskawego światła, które te cząsteczki emitują (zwane światłem Czerenkowa, trwające kilka miliardowych sekundy), zbierając światło dużymi lustrami, które odbijają się na niezwykle wrażliwych aparatach. Każdy obraz podaje pozycję na niebie pojedynczego fotonu promieniowania gamma, a ilość zebranego światła daje energię początkowego promieniowania gamma. Budowanie obrazów foton po fotonie pozwala H.E.S.S. do tworzenia map obiektów astronomicznych pojawiających się w promieniach gamma.
The H.E.S.S. zespół teleskopów reprezentuje wieloletni wysiłek budowlany międzynarodowego zespołu ponad 100 naukowców i inżynierów. Instrument został zainaugurowany we wrześniu 2004 r. Przez premiera Namibii, Theo-Ben Guiraba, a jego pierwsze dane zaowocowały już wieloma ważnymi odkryciami, w tym pierwszym astronomicznym obrazem fali uderzeniowej supernowej przy najwyższych energiach promieniowania gamma.
Oryginalne źródło: Towarzystwo Maxa Plancka
