Vysokoenergetická žiara Mliečnej cesty poodhaľuje tajomstvo kozmického žiarenia

  • Valentín Korinek | 10 Marec 2021
    Svet fyziky
Tibetský AS-gama experiment deteguje vysokoenergetické gama lúče pozorovaním spŕšky častíc produkovaných pri dopade gama žiarenia na zemskú atmosféru. (Ústav fyziky vysokých energií Čínskej akadémie vied)
Mliečna cesta vyžaruje gama žiarenie, a tak vytvára akoby galaktický opar žiarenia s energiou prevyšujúcou všetko, čo môžu fyzici na Zemi vyprodukovať. Detegované gama lúče pochádzajú z celého disku galaxie a dosahujú takmer biliardu (1015) *elektrónvoltov, známych ako Peta elektrónVolt (PeV).

Tieto difúzne gama lúče naznačujú existenciu silných urýchľovačov kozmických častíc v Mliečnej ceste. Fyzici sa domnievajú, že tieto urýchľovače sú zdrojom záhadných vysoko energetických kozmických lúčov nabitých častíc, ktoré letia naprieč Galaxiou a niekedy dopadajú na Zem. Kozmické lúče pozostávajú hlavne z protónov a pri interakcii s medzihviezdnymi úlomkami môžu produkovať gama lúče, vysoko energetickú formu svetla.  

Vedci predpokladajú, že určité galaktické prostredia môžu zvýšiť energiu častice kozmického žiarenia na viac ako 1PeV. Pre porovnanie, veľký hadrónový urýchľovač, prvý urýchľovač častíc vytvorený ľuďmi, urýchľuje protóny na 14TeV (Tera elektrónvoltov). Fyzici však definitívne neidentifikovali žiadne prirodzené kozmické urýchľovače schopné dosiahnuť energiu 1PeV.  Jednou z možností je, že zvyšky supernovy, pozostatky explodovaných hviezd, vytvárajú rázové vlny, ktoré môžu urýchliť kozmické žiarenie na takéto energie. Odporúčam sériu článkov Pomocou laserov k pochopeniu supernov.

Ak existujú častice s energiou 1PeV, kozmické lúče, ktoré emitujú, by prenikli Galaxiou a vytvorili by rozptýlenú žiaru gama lúčov extrémnych energií. To je to, čo našli vedci s experimentom Tibet AS-gama.

Predpokladá sa, že po vyvrhnutí kozmických lúčov z ich zdrojov sa potulujú Galaxiou točiac sa okolo jej magnetických polí. Pretože nie sú odklonené magnetickými poľami, gama lúče tak smerujú späť k ich zdrojom a odhaľujú miesto týchto potulujúcich sa kozmických lúčov.

Gama lúče s nízkou energiou tiež prestupujú Galaxiou. Na pochopenie kozmických lúčov s najvyššou energiou však treba gama lúče vyššej energie. Všeobecne platí, že čím vyššia je energia gama žiarenia, tým vyššia je energia kozmického žiarenia. Preto nám detekcia naznačuje, že kozmické lúče 1PeV vznikajú a šíria sa v galaktickom disku.

Vedci s experimentom Tibet AS-gama v Číne pozorovali gama lúče s energiami medzi 100TeV až 1PeV pochádzajúcich z oblasti oblohy, ktorú nazývame Mliečna cesta. Gama lúč s najvyššou energiou mal hodnotu 957 TeV.

--------------------------------------

*Elektrónvolt (eV) je fyzikálna jednotka energie. Jeden elektrónvolt je rovný kinetickej energii, ktorú získa jeden neviazaný elektrón pri prechode medzi dvomi bodmi s rozdielom elektrostatického potenciálu rovným jednému voltu vo vákuu. Jeden elektrónvolt je veľmi malé množstvo energie:  1 eV = 1,602 176 53 (14)×10−19 J.