Pensilvaniya Dövlət Universiteti tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Rəssamın Yerə çatan ultra yüksək enerjili kosmik şüanın təəssüratı. Yeni tədqiqatlar göstərir ki, ən yüksək enerjili kosmik şüaların bəziləri dəmirdən daha ağır atom nüvələrindən ibarət ola bilər. Arxa planda bu kosmik şüalar üçün aktiv qalaktik nüvələr və güclü maqnitlənmiş neytron ulduzları kimi namizəd mənbə obyektləri təsvir edilmişdir. Müəllif: Osaka Metropolitan Universiteti / Kyoto Universiteti L-INSIGHT / Ryuunosuke Takeshige

İndiyə qədər müşahidə edilən ən yüksək enerjili hissəciklərin mənşəyi ilə bağlı sirrin ultra-ağır bir izahı ola bilər. Ultra-yüksək enerjili kosmik şüalar, insan tərəfindən hazırlanmış hissəcik sürətləndiricilərinin çata biləcəyindən daha çox enerji ilə Yerə düşən kosmosdan gələn hissəciklərdir. İndiyə qədər qeydə alınan ən ekstremal hadisələrdən biri 2021-ci ildə Yuta ştatındakı Teleskop Array tərəfindən aşkar edilən və Yapon mifologiyasında günəş ilahəsinin adını daşıyan “Amaterasu hissəciyi”dir. Onun bildirilən enerjisi onu indiyə qədər müşahidə edilən ən yüksək enerjili kosmik şüa hadisələri arasında yerləşdirir, 1991-ci ildə aşkar edilən “Aman Tanrım hissəciyi” ilə müqayisə edilə bilər, lakin mənşəyi – və hətta kimliyi – qeyri-müəyyən olaraq qalır.

İndi Penn State alimlərinin rəhbərliyi ilə aparılan və Physical Review Letters jurnalında dərc olunan yeni tədqiqatlar göstərir ki, ən yüksək enerjili kosmik şüaların bəziləri dəmirdən daha ağır atom nüvələrindən ibarət ola bilər. Atom nüvələri proton və neytronlardan ibarət atomların kiçik mərkəzi nüvələridir. Onlar atomun kütləsinin demək olar ki, hamısını ehtiva edir, eyni zamanda onun həcminin yalnız çox kiçik bir hissəsini tutur. Komandanın hesablamaları göstərir ki, bu ultra ağır nüvələr qalaktikalararası fəzada hərəkət edərkən protonlardan və ya daha yüngül nüvələrdən daha yavaş enerji itirə bilər və bu da onların Yerə həddindən artıq enerji ilə çatmasına imkan verir.

Yaponiyadakı Yukawa Nəzəri Fizika İnstitutu, Virciniya Texnologiya Universiteti və digər qurumların tədqiqatçıları ilə əməkdaşlıqda əldə edilən tapıntılar, bu hissəcikləri sürətləndirə bilən kosmik mənbələri daraltmağa kömək edə bilər.

Penn State Eberly Elm Kollecinin fizika, astronomiya və astrofizika professoru və tədqiqat qrupunun rəhbəri Kohta Murase bildirib ki, “Ultra yüksək enerjili kosmik şüalar yalnız kainatdakı ən güclü mənbələrdən bəziləri tərəfindən sürətləndirilə bilər. Yer kürəsində Amaterasu hissəciyi kimi fərdi kosmik şüa hissəciklərini aşkar etdikdə, onların mümkün kosmik mənbələrini müəyyən etmək üçün tez-tez onların enerjilərindən, gəliş istiqamətlərindən və gözlənilən maqnit əyilmələrindən istifadə edə bilərik.”

Lakin Amaterasu hissəciyinin təxmin edilən istiqaməti, ultra yüksək enerjili kosmik şüaların aşkar mənbəyi olmayan kosmosdakı kosmik boşluğa işarə edirdi.

Murase bildirib ki, “Ultra yüksək enerjili kosmik şüaların mənşəyi və sürətlənmə mexanizmləri, ilk nümunə bildiriləndən bəri 60 ildən çoxdur ki, bu sahədə ən böyük sirrlər arasındadır”.

100 ekzaelektron voltdan (100 kvintilyon elektron volt) yuxarı enerjiyə malik bu hissəciklər, dünyanın ən böyük və ən güclü hissəcik sürətləndiricisi olan Böyük Hadron Toqquşmasında sürətlənən hissəciklərdən təxminən yeddi böyüklük dərəcəsi (10 milyon dəfə) daha enerjilidir. Amaterasu hissəciyinin bildirilən enerjisi təxminən 240 ekzaelektron volt idi – təxminən sürətlə hərəkət edən, lakin tək bir kosmik şüa hissəciyi tərəfindən daşınan kinetik enerji – bu, onu indiyə qədər aşkar edilmiş ən enerjili kosmik şüalardan birinə çevirir.

Murase bildirib ki, “Bu ən yüksək enerjili kosmik şüaların iki neytron ulduzunun toqquşması və ya nəhəng bir ulduzun çökməsi kimi ekstremal astrofiziki mənbələrdən gəldiyi düşünülür. Birlikdə götürülmüş bir çox kosmik şüa hadisəsi üçün onların enerji paylanması, gəliş istiqaməti modeli və statistik olaraq çıxarılan tərkibi bu hissəciklərin haradan gəldiyi və necə sürətləndiyi barədə vacib ipucları verir.”

Bu həddindən artıq enerjilərdə Yerə çata biləcək hissəciklərin növlərini anlamağa çalışmaq üçün komanda, müxtəlif ölçülü hissəciklərin qalaktikalararası fəzada hərəkət etdikcə enerjilərinin necə dəyişəcəyini ətraflı hesablama simulyasiyaları apardı.

“Tədqiqatımız göstərdi ki, Amaterasu hissəciyinin enerjisi ilə müqayisə edilə bilən enerjilərdə ultra ağır nüvələr protonlara və ya orta kütləli nüvələrə nisbətən enerjisini daha yavaş itirir və bu da onların kosmik məsafələrdə yaşamalarını və Yerə həddindən artıq enerjilərdə çatmalarını daha yaxşı təmin edir”, – deyə Murase bildirib. “Biz demirik ki, bütün ultra yüksək enerjili kosmik şüalar ultra ağır nüvələrdir. Lakin ən yüksək enerjili hadisələrdən bəziləri ultra ağır nüvələrdirsə, bu, onların mənbələrini necə axtardığımıza təsir edər.”

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

Tədqiqat qrupunun hesablamaları, bu cür ultra ağır nüvələrin müşahidə olunan ultra yüksək enerjili kosmik şüaların ümumi populyasiyasına necə töhfə verdiyinə dair yeni məhdudiyyətlər də qoydu.

Murase bildirib ki, “Bu cür ultra ağır nüvələrin istehsalı və sürətləndirilməsi üçün ən perspektivli sahələr qara dəliklərə partlayıcı şəkildə çökmə və ya güclü maqnitlənmiş neytron ulduzları ilə əlaqəli kütləvi ulduz ölümləri, eləcə də güclü cazibə dalğası yayıcıları kimi tanınan ikili neytron-ulduz birləşmələridir”.

“Bu şiddətli kosmik hadisələr, kainatın ən enerjili partlayışlarından biri olan qamma-şüa partlayışlarını da gücləndirə bilər. Bu mənbələrdən əldə edilən töhfə, həmçinin ultra yüksək enerjili kosmik şüa spektrində şimal və cənub səmaları arasında müşahidə olunan mümkün fərqi izah etməyə kömək edə bilər. Əgər ultra ağır nüvələr ən yüksək enerjilərdə əhəmiyyətli dərəcədə töhfə verirsə, gələcək məlumatlar dəmirdən daha ağır tərkib göstərməlidir.”

Murase, Argentinada təklif olunan AugerPrime və təklif olunan Qlobal Kosmik Şüa Rəsədxanası kimi yeni nəsil rəsədxanaların bu imzaları sınaqdan keçirə biləcəyini söyləyərək, qara dəliklər və güclü maqnitlənmiş neytron ulduzları ilə əlaqəli kosmik partlayışların sonrakı nəzəri tədqiqatlarının ultra yüksək enerjili kosmik şüaların mənşəyini aydınlaşdırmağa kömək edə biləcəyini qeyd etdi.

Nəşr detalları

B. Theodore Zhang və digərləri, Ultra Ağır Ultra Yüksək Enerjili Kosmik Şüalar, Fiziki İcmal Məktubları (2026). DOI: 10.1103/221m-gvs3 . ArXiv -də : DOI: 10.48550/arxiv.2405.17409

Jurnal məlumatları: Fiziki İcmal Məktubları , arXiv  

Əsas anlayışlar

Kosmik şüalar və astropartikulyar hissəciklərElektromaqnit şüalanma astronomiyasıHissəciklər astrofizikasıSürətləndiricilər və saxlama halqalarıKosmik şüa və astropartikulyar detektorlarUltra yüksək enerjili kosmik radiasiya

Pensilvaniya Dövlət Universiteti tərəfindən təmin edilir