Chińscy naukowcy wskazują pochodzenie Drogi Mlecznej na wysokoenergetyczne promienie kosmiczne

Stwierdzili, że obecność struktury przypominającej bańkę – około 10 milionów razy większej od naszego Układu Słonecznego – może wyjaśnić, w jaki sposób wysokoenergetyczne promienie gamma powstają w Drodze Mlecznej, wbrew wcześniejszym teoriom na temat ich pochodzenia.

„To pierwszy zidentyfikowany superakcelerator promieniowania kosmicznego” – powiedział oficjalnej agencji prasowej Xinhua autor korespondenta Cao Chen, profesor w Instytucie Fizyki Wysokich Energii Chińskiej Akademii Nauk.

Promienie kosmiczne to naładowane cząstki, które poruszają się w przestrzeni z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Choć odkryto je ponad 100 lat temu, naukowcy wciąż nie są pewni, w jaki sposób powstają promienie docierające do Ziemi i skąd pochodzą.

Nowa mapa Drogi Mlecznej opracowana przez chińskich naukowców podważa teorie dotyczące promieniowania kosmicznego

Poprzednie widma energii promieni kosmicznych pokazywały punkt przegięcia na poziomie energii 1 petaelektronowolt (PeV) – zwany „kolano” ze względu na jego kształt na wykresach.

Cao powiedział Sichuan News Network, że uważa się, że promienie kosmiczne o energii poniżej 1 PeV pochodzą z Drogi Mlecznej, natomiast promienie o energii wyższej niż ten punkt pochodzą spoza naszej galaktyki.

Jednak w 2020 roku Lasso wykrył fotony o bardzo wysokiej energii generowane przez promienie kosmiczne o energii większej niż 1 PeV, pochodzące z Łabędzia. W najnowszym artykule szczegółowo opisano, jak mogły powstać te promienie.

Naukowcy odkryli, że przypominająca bąbel strukturę w obszarze gwiazdotwórczym konstelacji — zwana Łabędziem

W centrum bańki zespół zidentyfikował masywną gromadę gwiazd zwaną Cygnus OB2, która zawiera wiele gorących młodych gwiazd, niektóre o temperaturach powierzchni przekraczających 35 000 stopni Celsjusza – co może być superakceleratorem promieniowania kosmicznego.

Według artykułu strukturę i widmo energii bańki można „w rozsądny sposób odtworzyć przy założeniu obecności akceleratora cząstek w rdzeniu”.

Chińskie obserwatorium odkrywa kosmiczne światło, które może zmienić prawa fizyki

Akcelerator promieni kosmicznych jest w stanie pompować do przestrzeni międzygwiazdowej promienie kosmiczne o energiach od 10 do 25 PeV, które zderzają się z gazem międzygwiazdowym, wytwarzając obserwowane fotony o energiach 1 PeV i wyższych.

Cao powiedział Sichuan News Network, że intensywność promieniowania gwiazd w gromadzie jest „100 do miliona razy większa niż intensywność promieniowania Słońca”. Materia zdmuchnięta z powierzchni gwiazd pod wpływem ciśnienia promieniowania wytwarza wiatry o dużej prędkości, które zderzają się z ośrodkami międzygwiazdowymi, tworząc akcelerator cząstek.

„Po utworzeniu akceleratora mikroskopijne cząstki, w których dominują protony, są przyspieszane do niezwykle wysokich energii, czyli promieni kosmicznych, które obserwujemy na Ziemi” – powiedział Cao.

Naukowcy odkryli, że gazy otaczające strukturę bąbla są powiązane z intensywnością promieni gamma generowanych przez przyspieszanie cząstek o wysokiej energii w przestrzeni międzygwiazdowej.

„Mocnym założeniem jest, że każde źródło promieniowania kosmicznego w naszej Galaktyce ma taką bańkę lub halo promieni kosmicznych” – napisali w artykule.

Cao powiedział Sichuan News Network, że prędkość propagacji promieni kosmicznych była znacznie mniejsza niż oczekiwano – 100 razy mniejsza niż wcześniej sądzono – co umożliwiło badaczom obserwację bąbla.

„Oczekuje się, że w miarę wydłużania się czasu obserwacji Lasso będzie wykrywał coraz więcej superakceleratorów promieniowania kosmicznego” – stwierdził w raporcie Xinhua. Cao dodał, że ma nadzieję, że dalsze odkrycia „rozwiążą stuletnią tajemnicę pochodzenia promieni kosmicznych”.

Odkrycie ma „niezwykle istotne konsekwencje dla naszego opisu transportu promieni kosmicznych w galaktyce” – powiedziała Elena Amato, astrofizyk z Włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki.