מה מאיץ קרניים קוסמיות כמעט למהירות האור? אסטרונום מהרהר בשאלה זו כמעט מאה שנה, וכעת עדויות חדשות תומכות בתיאוריה שנערכה במשך שני עשורים לפיה קרניים קוסמיות ככל הנראה מונעות על ידי כוכבים מתפוצצים ורוחות כוכבים. "תגלית זו ניבאה כמעט 20 שנה, אך עד כה אף מכשיר לא היה רגיש מספיק בכדי לראותו", אמר ויסטן בינבו, אסטרופיזיקאי במצפה הכוכבים האסטרופיסי של סמיתסוניאן, אשר ריכז פרויקט זה למערך הטלסקופ הדמיה קרינה מאוד אנרגטי (VERITAS) ) שיתוף פעולה.
לפני כמעט מאה שנה, מדענים גילו את הסימנים הראשונים של קרניים קוסמיות, שהם למעשה לא קרניים או קורות אלא חלקיקים תת-אטומיים (בעיקר פרוטונים) המצטלבים בחלל כמעט במהירות האור. הקרניים הקוסמיות האנרגטיות ביותר נפגעות באגרוף של כדור מהיר של 98 קמ"ש, אף על פי שהן קטנות יותר מאטום. אסטרונומים שאלו איזה כוח טבעי יכול להאיץ חלקיקים למהירות כזו.
הקרניים הקוסמיות הנדירות ביותר מביאות אנרגיה פי 100 מיליארד פי כמות שנוצרת על ידי כל מאיץ החלקיקים בכדור הארץ. אסטרונומים תכננו שיטות גאוניות לגילוי קרניים קוסמיות הפוגעות באטמוספירה של כדור הארץ. עם זאת, איתור קרניים קוסמיות מרחוק דורש מאמץ רב יותר.
VERITAS מצאה עדויות חדשות לקרניים קוסמיות ב"גלקסיית הסיגרים ", הידועה גם בשם מסייר 82 (M82), שנמצאת 12 מיליון שנות אור מכדור הארץ לכיוון הכוכב אורזה מז'ור, התומך בחוזקה במושכות תיאוריה כי סופרנובות ורוחות כוכבים מכוכבים מאסיביים הם המאיצים הדומיננטיים של חלקיקי קרניים קוסמיות.
לגלקסיות עם רמות גבוהות של היווצרות כוכבים כמו M82, הידועות גם כגלקסיות "התפרצות כוכבים", יש מספר גדול של סופרנובות וכוכבים מסיביים. אם התיאוריה מחזיקה, אז גלקסיות התפרצות כוכבים צריכות להכיל קרניים קוסמיות יותר מגלקסיות רגילות. תגלית VERITAS מאשרת את הציפייה הזו, המעידה כי צפיפות הקרניים הקוסמית ב- M82 היא בערך פי 500 מהצפיפות הממוצעת בגלקסיה שלנו, שביל החלב.
"תגלית זו מספקת תובנה בסיסית על מקורן של קרניים קוסמיות," אמרה רנה אונג, פרופסור לפיזיקה מאוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס, ודובר שיתוף הפעולה של VERITAS.
באמצעות קרני גאמה להסקת קרניים קוסמיות
VERITAS לא הצליחה לאתר את הקרניים הקוסמיות של M82 ישירות מכיוון שהם כלואים בתוך גלקסיית הסיגרים. במקום זאת, VERITAS חיפשה רמזים לנוכחות קרניים קוסמיות: קרני גאמה. קרני גאמה הן צורת האור האנרגטית ביותר, חזקה בהרבה מאור אולטרה סגול או אפילו קרני רנטגן. כאשר קרניים קוסמיות מקיימות אינטראקציה עם גז וקרינה בין-כוכבית בתוך M82, הן מייצרות קרני גאמה, שיכולות אז להימלט מהגלקסיה הביתית שלהן ולהגיע לגלאים ארצו.
נדרשה שנתיים של איסוף נתונים ייעודי כדי להקניט את האות הקלוש שמגיע מ- M82.
"ידענו שלגילוי של M82 יהיו השלכות מדעיות חשובות. כתוצאה מכך, קבענו חשיפה ארוכה במיוחד מיד לאחר שהניסוי הופעל במלואו ", אמר Benbow. "היה צורך לנתח את הנתונים בצורה מדוקדקת כדי לחלץ את אות קרני הגמא, שהיא קטנה יותר ממיליון מרעש הרקע. למרות שהאות הוא רק חלק קטן מהנתונים, ביצענו בדיקות רבות לגבי הטיה אפשרית ואנחנו בטוחים שהאות הוא אמיתי. "
"הגילוי של M82 מעיד שהיקום מלא במאיצי חלקיקים טבעיים, וככל שמצפי קרני גמא מבוססי קרקע ממשיכים להשתפר, תגליות נוספות הן בלתי נמנעות." אמר מרטין פוהל, פרופסור לפיזיקה מאוניברסיטת איווה, שסייע להוביל את המחקר. מצפה הדור הבא של VHE-קרני הגמא, מערכת ההדמיה המתקדמת של קרני הגמא (AGIS), כבר נמצא בפיתוח.
VERITAS מופעל על ידי שיתוף פעולה של יותר ממאה מדענים מ 22 מוסדות שונים בארצות הברית, אירלנד, אנגליה וקנדה. לחץ כאן למידע נוסף על VERITAS.
כיתוב תמונה מוביל: מורכב מתמונות מרובות-גל של הגלקסיה M82 הפעילה מהאבל, צ'נדרה וספיצר. אשראי: NASA, ESA, CXC ו- JPL-Caltech
מקור: המרכז לאסטרופיסיקה של הרווארד סמיתסוניאן
