Gamma-ray billede af det galaktiske centerregion taget af H.E.S.S. Klik for at forstørre
Astrofysikere, der bruger H.E.S.S. Disse gammastråler forventes at være resultatet af de endnu mere energiske kosmiske strålepartikler, der gennemsyrer hele vores galakse og styrter ned i skyerne. Takket være HESS-instrumentets ekstreme følsomhed i dette energiområde viser nøjagtige målinger af intensiteten og energierne i disse gammastråler imidlertid yderligere, at i det centrale område af vores Galaxy er disse kosmiske strålepartikler typisk mere energiske end dem, der er faldende på Jordens atmosfære. Mulige grunde til, at kosmiske stråler forbedres og af højere energier i hjertet af vores Galaxy inkluderer ekkoet af en supernova, der eksploderede nogle ti tusinde år på forhånd, eller en spræng af partikelacceleration fra det supermassive sorte hul midt i vores Galaxy .
Gamma-stråler ligner normalt lys eller røntgenstråler, men er meget mere energiske. Synligt lys har en energi på omkring en elektronvolt (1 eV), i fysikernes termer. Røntgenstråler er tusinder til millioner af eV. H.E.S.S. detekterer gamma-ray-fotoner med meget høj energi med en energi på en million millioner eV'er eller en teraelektronvolt. Disse gamma-stråler med høj energi er ganske sjældne; selv for relativt stærke astrofysiske kilder, rammer kun ca. en gammastråle pr. måned en kvadratmeter øverst i jordens atmosfære.
Højenergipartikler fra rummet bombarderer kontinuerligt Jordens atmosfære fra alle retninger. Deres energier overstiger langt de, der kan nås ved hjælp af menneskeskabte partikelacceleratorer. Kosmiske stråler blev opdaget i 1912 af Victor Hess, og selvom de er blevet undersøgt omfattende i næsten et århundrede, er deres oprindelse - ofte erklæret som et af de vigtigste temaer i astrofysik - stadig ikke fuldt ud forstået. Et vigtigt tidligt resultat af H.E.S.S. eksperimentet skulle afsløre en supernovaeksplosionchokbølge [1] som et sted med intens partikelacceleration
I en nylig publikation i magasinet Nature, den internationale H.E.S.S. samarbejde rapporterede om opdagelsen af gammastråleemission fra et kompleks af gasskyer nær centrum af vores egen Mælkevej Galaxy. Disse kæmpe brintgasskyer omfatter en mængde gas, der svarer til 50 millioner gange solens masse. Med den meget følsomme H.E.S.S. gamma-stråle-teleskoper, er det muligt for første gang at vise, at disse skyer glødes i meget-høje energi gamma-stråler.
Et vigtigt spørgsmål i vores forståelse af kosmiske stråler er deres distribution i rummet. Gennemtrækker de hele galaksen ensartet, eller varierer deres tæthed og distribution i energi afhængigt af ens placering i galaksen (f.eks. På grund af nærheden af kosmiske partikelacceleratorer)? Direkte målinger af kosmiske stråler kan kun foretages inden for vores solsystem, der ligger ca. 25.000 lysår fra Galaxy's centrum. Imidlertid tillader en subterfuge astrofysikere at undersøge kosmiske stråler andre steder i galaksen; når en kosmisk strålepartikel kolliderer med en interstellar gaspartikel, produceres gammastråler.
Den centrale del af vores Galaxy er en kompleks astronomisk zoologisk have, der indeholder eksempler på enhver type eksotiske genstande kendt af astronomer, såsom resterne af supernova-eksplosioner og et supermassivt sort hul. Den indeholder også enorme mængder interstellar gas, der har en tendens til at klumpe ned i skyer. Hvis der opdages gammastråler i retning af en sådan gassky, kan forskere udlede tætheden af kosmiske stråler på skyens placering. Intensiteten og fordelingen i energi fra disse gammastråler afspejler den i de kosmiske stråler.
Ved lave energier, omkring 100 millioner elektronvolt (menneskeskabte acceleratorer når energier op til 1.000.000 millioner elektronvolt), er denne teknik blevet brugt af EGRET-satellitten til at kortlægge kosmiske stråler i vores Galaxy. Ved virkelig høje energier - det ægte domæne af kosmiske stråleacceleratorer - har intet instrument hidtil været følsomt nok til at ”se” interstellare gasskyer skinner i gamma-stråler med meget høj energi. har for første gang demonstreret tilstedeværelsen af kosmiske stråler i denne centrale region af vores Galaxy.
H.E.S.S. data viser, at densiteten af kosmiske stråler overstiger den i solcelleområdet med en betydelig faktor. Interessant nok øges denne forskel, når vi går op i energi, hvilket indebærer, at de kosmiske stråler for nylig er blevet accelereret. Så disse data antyder, at skyerne er belyst af en nærliggende kosmisk stråleaccelerator, der var aktiv i de sidste ti tusind år. Kandidater til sådanne acceleratorer er en gigantisk stellareksplosion, der tilsyneladende gik tæt på hjertet af vores Galaxy i "nyere" historie; et andet muligt accelerationssted er det supermassive sorte hul midt i Galaxy. Jim Hinton, en af de videnskabsfolk, der er involveret i opdagelsen, konkluderer ”Dette er kun det første skridt. Vi fortsætter selvfølgelig med at pege vores teleskoper mod midten af Galaxy, og vil arbejde hårdt for at finde det nøjagtige accelerationssted - jeg er sikker på, at der kommer yderligere spændende opdagelser. ”
High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) -teamet består af forskere fra Tyskland, Frankrig, Storbritannien, Den Tjekkiske Republik, Irland, Armenien, Sydafrika og Namibia.
Resultaterne blev opnået under anvendelse af High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) -teleskoper i Namibia, i det sydvestlige Afrika. Dette system på fire teleskoper på 13 m i diameter er i øjeblikket den mest følsomme detektor for gamma-stråler med meget høj energi. Disse absorberes i atmosfæren, hvor de giver et kortvarigt brus af partikler. H.E.S.S. teleskoper opdager de svage, korte blinker af blåligt lys, som disse partikler udsender (kaldet Cherenkov-lys, der varer nogle få milliarddele af et sekund), og samler lyset med store spejle, der reflekteres på ekstremt følsomme kameraer. Hvert billede giver positionen på himlen på en enkelt gammastråle-foton, og den indsamlede lysmængde giver energien fra den indledende gammastråle. Opbygning af billeder foton for foton tillader H.E.S.S. at oprette kort over astronomiske objekter, som de vises i gammastråler.
H.E.S.S. teleskoparray repræsenterer en flerårig konstruktionsindsats fra et internationalt team på mere end 100 forskere og ingeniører. Instrumentet blev indviet i september 2004 af den namibiske premierminister, Theo-Ben Guirab, og dets første data har allerede resulteret i en række vigtige opdagelser, herunder det første astronomiske billede af en supernova-shockbølge ved de højeste gammastråle-energier.
Original kilde: Max Planck Society
