rea astronomie | Strălucirea razelor gamma împrăștiate pe cer este asociată cu galaxiile producătoare de stele

Universul strălucește ușor în radiații gamma.

Nu este nimic de îngrijorat; Nu suntem toți pe cale să ieșim. Ei bine, pentru a fi clar, nu trebuie să vă faceți griji decât dacă a) sunteți astronom și / sau 2) găsiți universul un loc interesant și doriți să aflați mai multe despre el.

Ai noroc: sunt numărul 1 (și numărul 2) și, dacă sunt numărul 2, citește mai departe.

Universul strălucește cu multe arome diferite de lumină. de exemplu, Radiația cosmică de fundal este o strălucire pe tot cerul formată din microunde (lumină cu energie redusă asemănătoare undelor radio), care lasă energie din Big Bang în sine. Există, de asemenea Lumina difuză ultravioletă strălucește din gazul fierbinte de hidrogen care plutește în și între galaxii de la marginea universului vizibil.

Există, de asemenea, o strălucire omniprezentă pe cer, formată din raze gamma. Acestea sunt forme de lumină extrem de ridicate, la fel ca lumina pe care o vedem (pe care o numim lumina vizibila) cu excepția fiecărui foton de raze gamma și a fiecărei particule de lumină care conține mult mai multă energie decât un foton de lumină vizibilă. A bucată de pământ Mai mult: Deși nu există o limită inferioară bine definită și rapidă pentru energia lor, razele gamma conțin de obicei zeci de mii până la miliarde de ori energia fotonilor de lumină vizibilă.

Iar cerul strălucește din ele. Nu este o strălucire strălucitoare, deci nu este ca și cum ar arde aceste lucruri – ar fi rău, deoarece pot distruge celulele și ADN-ul, ducând la probleme nefericite, cum ar fi otrăvirea prin radiații și moartea. Dar este posibil să o detectăm în observatoare orbitante sensibile la acești fotoni cu energie ridicată și nu este clar care este sursa strălucirii.

Cu toate acestea, o nouă lucrare tocmai publicată ar fi putut rezolva această problemă. Dacă da, aceasta este o problemă destul de mare – am dori să știm de unde vine lumina, pentru că așa ne spune universul ce trebuie să facem – dar ar fi nevoie de câteva cuvinte pentru a o explica. Sunt cuvinte amuzante.

Lumina vizibilă poate fi produsă de un obiect dacă îl încălziți (gândiți-vă la ceva de genul unui element de cuptor, care strălucește în roșu sau portocaliu în timp ce se încălzește sau soarele, care emite lumină vizibilă, deoarece este fabricat din gaz fierbinte). Dar razele gamma nu pot fi realizate în acest fel. Dacă încălziți ceva suficient de fierbinte pentru a face cantitatea potrivită de raze gamma, acesta se va dezintegra. Acest lucru este incomod.

Razele gamma sunt generate în multe moduri diferite, dar sunt non-termice (ceea ce înseamnă că nu sunt legate de încălzirea gazelor). De obicei, în astronomie, acestea se formează atunci când particulele subatomice, cum ar fi protonii, electronii sau nucleele atomice, sunt accelerate la o viteză foarte mare, chiar ascuțită sub viteza luminii, de obicei prin câmpuri magnetice extrem de puternice. Aceste particule agile le numim în general raze cosmice.

Acestea creează raze gamma în două moduri. Razele cosmice cu energie ridicată se pot ciocni cu un nucleu atomic care plutește în spațiu – ceea ce noi numim interstelar interstelar și crearea unei noi particule subatomice numită a Pune. Pionii nu sunt stabili și se descompun rapid în raze gamma.

Cealaltă modalitate este că raza cosmică lovește un foton cu energie redusă, cum ar fi lumina vizibilă sau un foton cu infraroșu. Ei pot face schimb de energie, cu raze cosmice care oferă o mare parte din energie lor unui foton, transformându-l în raze gamma (Aceasta se numește Proza inversă a lui Compton Și dacă sunteți bine lucrat, faceți clic pe acest link pentru o glumă științifică super ciudată; te-a avertizat, spune eu).

Stai puțin, aproape am terminat.

Deci, de unde iau razele cosmice energii atât de mari? Unul este în câmpurile magnetice care ajung în materie care orbitează o gaură neagră supermasivă aproape de punctul de neîntoarcere. Aceste câmpuri magnetice sunt puternice, iar găurile negre monstruoase, situate în centrul galaxiilor, pot emite o mulțime de raze cosmice și, prin urmare, raze gamma. Aceste tipuri de galaxii sunt numite piețe, ceea ce este minunat și există o mulțime de ele în adâncurile universului.

De fapt, se credea că aceasta este sursa fundalului de raze gamma, dar s-a dovedit că nu putea fi. Ele formează surse punctuale mici, puncte de emisie a razelor gamma pe cer, dar nu sunt suficient de împrăștiate pentru a forma fundalul difuz. Gândiți-vă la asta ca și cum ați fi plecat din oraș când este ceață; De departe vezi un grup de lămpi stradale care sunt surse separate de lumină, dar ceața nu este limpede și nerezolvată. Iluminat stradal = furtună și ceață = fundal difuz. Sunt diferite.

În noua lucrare, oamenii de știință se uită în schimb la galaxiile care alcătuiesc atât de multe stele. Dacă fac o mulțime de stele, fac și ele niște stele uriașe și Stelele masive explodează în cele din urmă ca supernove. Resturile gazoase de la steaua care explodează se extind spre exterior, creând unde de șoc extrem de puternice. Gazul are câmpuri magnetice foarte puternice încorporate în el, iar aceste câmpuri pot orbita particulele subatomice, accelerându-le până se apropie de viteza luminii, moment în care scapă și scapă în spațiu. Apoi, aceste raze produc raze gamma așa cum este descris mai sus.

Problema este că mecanismele exacte nu au fost bine înțelese … până de curând. Unii oameni de știință au realizat modele fizice ale modului în care razele cosmice din supernove produc raze gamma și În noile cercetări, o echipă de oameni de știință a folosit aceste modele pentru a afla câte raze gamma sunt emise de galaxiile care formează stele și care sunt energiile lor.. Ei și-au testat modelele împotriva galaxiilor din apropiere (cum ar fi Andromeda Și NGC 253) Ca dovadă a conceptului, au funcționat! Așadar, au folosit apoi observații ale galaxiilor îndepărtate pentru a afla emisia razelor gamma din galaxii la aproximativ 8-10 miliarde de ani lumină distanță. Vedem galaxii care erau departe de noi atunci când universul era la vârf în capacitatea sa de a forma stele, deci majoritatea razelor gamma ar trebui să provină de la ele.

Ceea ce au descoperit este că modelul lor se potrivește cu exactitate atât cu strălucirea strălucirii, cât și cu distribuția energiei (adică cu numărul de raze gamma de energii diferite; gândiți-vă la el ca la culorile razelor gamma). acesta este wonderul! Modelele ar fi putut avea orice fel de rezultat, dar faptul că se potriveau atât de bine cu strălucirea observată sugerează că fac ceva bine.

Deci, se pare că strălucirea poate fi complet explicată prin galaxiile fertile care au dat naștere stelelor tinere înapoi când universul avea aproximativ 4-6 miliarde de ani, unele dintre ele au explodat, provocând raze cosmice care au creat raze gamma, iar apoi acele stele au traversat toată acea groază. Distanța de cădere a detectoarelor noastre de telescop cu raze gamma.

Acest lucru ne spune mai multe despre cum arată universul! Aceste diferite flăcări difuze sunt incredibil de importante; Fundalul cosmic cu microunde este o dovadă a modelului Big Bang al universului, iar strălucirea ultravioletă ne spune despre stelele care s-au născut în galaxii mici imediat după ce universul s-a răcit suficient pentru a forma stele în primul rând. Acum, această strălucire cu raze gamma poate fi utilizată pentru a afla cum s-au format stelele și cum s-au comportat galaxiile după câteva miliarde de ani.

Tind să cred că ceața este un obstacol în calea vederii. dar, de fapt Este ceața în sine Că trebuie să vedem, astfel încât să putem înțelege imaginea de ansamblu.

Universul este un loc minunat, dar uneori este de-a dreptul poetic.