Gizemli Kozmik Işınlar Bilim Adamlarını Karanlıkta Bırakıyor

Ultra Yüksek Enerjili Kozmik Işınlar

Atmosfere düzenli olarak giren ultra yüksek enerjili kozmik ışınlar hakkında çok az şey biliniyor. Son IceCube sonuçları, önde gelen teorilerden birine, gama ışını patlamalarından geldiklerine dair meydan okuyor. (İmaj kredisi: NSF/J. Yang)



Araştırmacılar, en güçlü kozmik ışınların kökeninin gizemi, evrendeki en güçlü patlamalar olan kilit şüphelilere ilişkin yeni ipuçlarının muhtemelen potansiyel suçlu olmadıklarını öne sürmesiyle derinleşti.



Kozmik ışınlar, uzayın derinliklerinden Dünya'ya yayılan yüklü atom altı parçacıklardır. Birkaç nadir kozmik ışın, CERN'in Büyük Hadron Çarpıştırıcısı gibi insan yapımı parçacık çarpıştırıcılarının elde edebileceğinden 100 milyon kat daha fazla enerjiye sahip, olağanüstü derecede güçlüdür. Bu kozmik ışınların kaynakları bir sırdır.

Wisconsin-Madison Üniversitesi'nden çalışmanın ortak yazarı Francis Halzen, küçük atom altı parçacıkları bulmak için tasarlanmış devasa bir teleskop olan IceCube Neutrino Gözlemevi'nin baş araştırmacısı, 'Doğa, temel parçacıkları makroskopik enerjilere hızlandırma yeteneğine sahiptir' dedi. 'Bunu nasıl yaptığına dair temelde sadece iki fikir var - aktif galaksilerin merkezlerindeki süper kütleli karadeliklerin yakınında yerçekimi ile yönlendirilen parçacık akışlarında ve gökbilimciler tarafından gama ışını patlamaları olarak görülen yıldızların bir kara deliğe çöküşünde. '



baş şüpheli

Evrende şimdiye kadar görülen en güçlü patlama türü olan gama ışını patlamasının bir örneği.

Evrende şimdiye kadar görülen en güçlü patlama türü olan gama ışını patlamasının bir örneği.(İmaj kredisi: NASA/D.Berry)



Gama ışını patlamaları, evrendeki en güçlü patlamalardır. Milisaniyelerden dakikalara kadar her yerde 10 milyar yıllık ömrü boyunca güneşimiz kadar enerji yayabilirler.

Bazı gama ışını patlamalarının süper kütleli yıldızların çökmesi olduğu düşünülüyor - hipernovalar ABD Enerji Bakanlığı'nın Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndan ortak yazar Spencer Klein, diğerlerinin karadeliklerin diğer kara delikler veya nötron yıldızlarıyla çarpışması olduğu düşünülürken, dedi. 'Her iki tür de kısa ama yoğun radyasyon patlamaları üretir.'

Yeni kanıtlar artık bu ultra yüksek enerjili kozmik ışınların kaynakları olarak gama ışını patlamalarını ekarte edebilir.



Araştırmacılar, Güney Kutbu'nda bir metreküp berrak Antarktika buzunu kapsayan binlerce dedektör dizisi olan IceCube nötrino dedektörünü kullandılar. Nötrinolar, genellikle maddenin içinden geçen, ancak nadiren atomlara çarpan hayaletimsi parçacıklardır.

'Bu bir reşit olmak için nötrino astronomi - ilk kez astrofiziksel nesnelere bakmanın yeni bir yolu olarak nötrino verilerini kullanabildik ve onlar hakkında önemli bir şey söyleyebildik, ”diyor Wisconsin-Madison Üniversitesi'nde fizikçi olan ortak yazar Nathan Whitehorn. Maryland Üniversitesi'nden Peter Redl ile yakın zamanda gama ışını patlaması araştırması.

Kanıt başka yerlerde

Araştırmacılar, enerji seviyeleri gama ışını patlamalarıyla bağlantılı olduklarını düşündüren nötrinolara odaklandı. Gama ışını patlamalarında görülen gama ışınlarına yol açan ateş toplarının, potansiyel olarak parçacıkları çok yüksek enerjilerde fırlattığı ve hem kozmik ışınlar hem de enerjik nötrinolar ürettiği düşünülüyordu.

4) 20 Eylül

4) 20 Eylül'de Amundsen-Scott Güney Kutbu istasyonundaki Buz Küpü Laboratuvarı, altı aylık karanlığın ardından şafak sökerken. Ice Cube dünyanın en büyük nötrino dedektörüdür.(İmaj kredisi: NSF/M. McMahon)

2008 ve 2009 yıllarında 307 gama ışını patlamasıyla ilgili verileri analiz ettikten sonra, bilim adamları bu nötrinoların seviyelerinin beklenenden en az 3,7 kat daha düşük olduğunu keşfettiler. Bu, gama ışını patlamalarının muhtemelen en güçlü kozmik ışınların kaynakları olmadığını gösteriyor.

Halzen, 'İki yıl boyunca gama ışını patlamalarını gözlemledikten sonra, kozmik ışın ivmesi için açıklayıcı nötrinoları tespit edemedik,' dedi.

Yine de, bu olaylardan nötrino üretiminin mevcut modelleri kapalı olabilir.

Whitehorn, guesswhozoo.com'a “Görmediğimiz bu nötrino akışının ne anlama gelebileceği konusunda henüz tam olarak net değiliz” dedi. Gama ışını patlamaları konusundaki anlayışımız tam değil - çok fazla teorik belirsizlik var. Şimdi ne olacağından şüpheleniyorum, teori topluluğunda sonuçlarla uyumlu nötrino akılarının nasıl elde edileceğine dair çok fazla çaba olacak.'

Araştırmacılar, gama ışını patlamaları yerine, aktif galaksilerin merkezlerindeki veya çekirdeklerindeki kara deliklerin, bu ultra yüksek enerjili kozmik ışınların sorumlu olabileceğini, maddeyi emdiklerini ve tıkandıkça muazzam parçacık jetlerini tükürdüklerini belirtiyorlar.

IceCube İşbirliği'nin uzun süredir üyesi olan Klein, 'Aktif galaktik çekirdekler büyüktür - parçacıkları çok yüksek enerjilere hızlandırabilen büyük büyük hızlandırıcılardır' dedi.

IceCube, aktif galaktik çekirdeklerden nötrinoları aradı, ancak henüz veriler sonuçsuz kaldı.

Bilim adamları, Nature dergisinin yarınki (19 Nisan) sayısında bulgularını detaylandırdılar.

Twitter'da en son uzay bilimi ve keşif haberleri için guesswhozoo.com'u takip edin @Spacedotcom ve üzerinde Facebook .