Michigan Eyalet Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, Yüksek İrtifa Suyu Cherenkov Gözlemevi’ni (HAWC) kullanarak güneşten gelen en yüksek enerjili ışığı veya gama ışınlarını keşfettiler. Şaşırtıcı derecede bol ve parlak gama ışınları, güneş ve onun yüksek enerjili süreçleri hakkındaki anlayışımız hakkında yeni sorular ortaya çıkarıyor.
Astrofizikçiler, güneşin her zamankinden daha yüksek enerjilerle gama ışınları yaydığını ortaya koyuyor.{7 }
- Gama ışınları Dünya’nın atmosferinde enerji kaybeder, yani yaşam için bir endişe oluşturmazlar. Bu aynı zamanda Meksika’da bulunan Yüksek İrtifa Suyu Cherenkov Gözlemevi veya HAWC ile çalışan araştırmacılar tarafından keşfedilmelerini sağlar.
- “Bu, HAWC’nin galaksimiz hakkındaki bilgilerimize en yüksek enerjilerde katkıda bulunduğunu gösteriyor. MSU’da doktora sonrası araştırmacı ve yeni raporun ilgili yazarı olan Mehr Un Nisa, “Bazen, bir sırrı saklamak için en iyi yer güneşimizle ilgili soruları gündeme getiriyor” dedi. güpegündüz. Sadece güneşe sorun.
Michigan Eyalet Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırma görevlisi olan Mehr Un Nisa, “Güneş, bildiğimizden daha şaşırtıcı,” dedi. “Bu yıldızı çözdüğümüzü sanıyorduk, ama durum bu değil.”
Yakında MSU’nun fakültesine katılacak olan Nisa, Physical Review Letters dergisinde yayınlanan ve olayın ayrıntılarını veren yeni bir makalenin sorumlu yazarıdır. güneşten şimdiye kadar gözlemlenen en yüksek enerjili ışığın keşfi.
Keşfin arkasındaki uluslararası ekip, gama ışınları olarak bilinen bu tür ışığın şaşırtıcı derecede parlak olduğunu da keşfetti. Yani, bilim adamlarının daha önce tahmin ettiğinden daha fazlası var.
Michigan Eyalet Üniversitesi, Meksika’daki Yüksek İrtifa Suyu Cherenkov Gözlemevi’ni kullanarak dünyamızdaki yüksek enerji olgusunu kullanan işbirliğine aittir. gökada. Kredi: Jordan A. Goodman
Watching Like a HAWC
Yüksek enerjili ışık Dünya’nın yüzeyine ulaşmasa da, bu gama ışınları, Nisa tarafından tespit edilen önemli işaretler oluşturur. ve Yüksek İrtifa Suyu Cherenkov Gözlemevi veya HAWC ile çalışan meslektaşları.
Ulusal Bilim Vakfı ve Ulusal Beşeri Bilimler Bilim ve Teknoloji Konseyi tarafından finanse edilen HAWC, hikaye. Diğer gözlemevlerinden farklı olarak, günün her saati çalışır.
Doğa Fakültesi Fizik ve Astronomi Bölümü’nde çalışan Nisa, “Artık birkaç yıl önce mümkün olmayan gözlem tekniklerimiz var” dedi. Bilim.
“Bu özel enerji rejiminde, diğer yer tabanlı teleskoplar sadece geceleri çalıştıkları için güneşe bakamazlar,” dedi. “Bizimki 7/24 çalışıyor.”
Michigan Eyalet Üniversitesi doktora sonrası araştırmacısı Mehr Un Nisa, Yüksek İrtifa Suyu Cherenkov Gözlemevi’nde. Kredi: Mehr Un Nisa’nın izniyle
HAWC: Farklı Bir Teleskop Türü
HAWC, geleneksel teleskoplardan farklı çalışmasına ek olarak, tipik bir teleskoptan çok daha farklı görünür.{4 }
Cam merceklerle donatılmış bir tüp yerine HAWC, her biri yaklaşık 200 metrik ton su ile doldurulmuş 300 büyük su tankından oluşan bir ağ kullanır. Ağ, Meksika’da, deniz seviyesinden 13.000 fit yükseklikte, iki sönmüş yanardağ zirvesinin arasına yerleştirilmiştir.
Bu bakış açısından, atmosferdeki havaya çarpan gama ışınlarının sonuçlarını gözlemleyebilir. Bu tür çarpışmalar, hava duşları olarak adlandırılan ve çıplak gözle algılanamayan parçacık patlamalarına benzeyen şeyi yaratır.
Orijinal gama ışınının enerjisi serbest bırakılır ve daha düşük enerjili parçacıklardan oluşan yeni parçalar arasında yeniden dağıtılır ve ışık. HAWC’nin “görebildiği” işte bu parçacıklar – ve aşağı inerken oluşturdukları yeni parçacıklar. gözlemevinin araçlarıyla.
Karma bir görüntü, yolları kırmızı çizgilerle gösterilen ve yüksek enerjili gama tarafından üretilen parçacıkları gözlemleyen Meksika’daki Yüksek İrtifa Su Cherenkov Gözlemevi’nin bir fotoğrafını gösteriyor. güneşten gelen ışınlarKredi: Mehr Un Nisa
Öncü Araştırma
Nisa ve meslektaşları 2015’te veri toplamaya başladı. 2021’de ekip, güneşin gama ışınlarını yeterli düzeyde incelemeye başlamak için yeterli veri topladı. inceleme.
“Altı yıllık verilere baktıktan sonra, bu fazla gama ışını ortaya çıktı,” dedi Nisa. “Onu ilk gördüğümüzde, ‘Bunu kesinlikle mahvettik. Güneş bu enerjilerde bu kadar parlak olamaz.’”
Güneş, bir dizi enerjiyi kapsayan çok miktarda ışık yayar, ancak bazı enerjiler diğerlerinden daha fazladır.
Örneğin, Güneş, nükleer reaksiyonları yoluyla bir ton görünür ışık sağlar – yani gördüğümüz ışık. Bu ışık biçimi, fizikte kullanışlı bir ölçü birimi olan yaklaşık 1 elektron voltluk bir enerji taşır.
Nisa ve meslektaşlarının gözlemlediği gama ışınları, yaklaşık 1 trilyon elektron volt veya 1 tera elektron volta sahipti. , kısaltılmış 1 TeV. Sadece bu enerji seviyesi değil, aynı zamanda onu çok fazla görüyor olmaları da şaşırtıcıydı.
Aşırı güneş gama ışınları Cherenkov Yüksek İrtifa Suyuna nasıl benziyor Michigan Eyalet Üniversitesi’nden araştırmacıları içeren Gözlemevi İşbirliği. Kredi: HAWC İşbirliğinin izniyle
A History of Gama Ray Discovery
1990’larda bilim adamları, yüksek enerjili kozmik ışınlar — parçacıklar hızlandığında güneşin gama ışınları üretebileceğini tahmin ettiler. karadelik veya süpernova gibi kozmik bir güç merkezi tarafından — güneşteki protonlara çarpın. Ancak araştırmacılar, kozmik ışınlar ve güneş hakkında bilinenlere dayanarak, bu gama ışınlarının Dünya’ya ulaştığını görmenin nadir olacağını da varsaydılar.
Ancak o zamanlar, bunu yapabilecek bir alet yoktu. böyle yüksek enerjili gama ışınlarını tespit etmek ve bir süre olmayacaktı. Bir milyar elektron volttan fazla enerjiye sahip gama ışınlarına ilişkin ilk gözlem, 2011’de NASA’nın Fermi Gama-ışını Uzay Teleskobu’ndan geldi.
Sonraki birkaç yıl boyunca, Fermi misyonu, bu ışınların yalnızca çok enerjik, ama aynı zamanda bilim adamlarının başlangıçta beklediklerinden yaklaşık yedi kat daha fazla olduklarını da. Ve daha da yüksek enerjilerde keşfedilecek gama ışınları kalmış gibi görünüyordu.
Bir teleskop uzaya fırlatıldığında, dedektörlerinin ne kadar büyük ve güçlü olabileceğinin bir sınırı vardır. Fermi teleskobunun güneş gama ışınları ölçümleri yaklaşık 200 milyar elektron voltu aşıyordu.
HAWC İşbirliği
Her ikisi de Ohio Eyalet Üniversitesi’nde profesör olan John Beacom ve Annika Peter liderliğindeki teorisyenler, Bir göz atmak için HAWC İşbirliği.
“Bizi dürttüler ve ‘Bir kesinti görmüyoruz. Bir şeyler görebilirsiniz,” dedi Nisa.
HAWC İşbirliği, Kuzey Amerika, Avrupa ve Asya’da 30’dan fazla kurumu kapsıyor ve bunun önemli bir kısmı, yeni kağıt. Buna üç Spartalı daha dahildir: yüksek lisans öğrencisi Daniel Salazar-Gallegos, Fahri Profesör James Linnemann ve fizik ve astronomi profesörü ve MSU Enstitü Dekan Yardımcısı Kirsten Tollefson.
Şimdi, ilk kez Nisa, ekibin güneş ışınlarının enerjilerinin TeV aralığına kadar uzandığını gösterdiğini, yaklaşık 10 TeV’ye kadar çıktığını ve bunun maksimum gibi göründüğünü söyledi.
Şu anda keşif, yanıtlardan çok sorular doğuruyor . Nisa, güneş bilim adamlarının artık bu gama ışınlarının bu kadar yüksek enerjileri tam olarak nasıl elde ettiği ve güneşin manyetik alanlarının bu fenomende oynadığı rol konusunda kafalarını karıştıracaklarını söyledi.
Yine de konu kozmosa gelince, bu, evrenin bir parçasıdır. heyecan. Bize en yakın ve en sevgili yıldızımızı nasıl anladığımız konusunda bir şeylerin yanlış, eksik veya belki de her ikisinin birden olduğunu söylüyor.
“Bu, HAWC’nin galaksimiz hakkındaki bilgilerimize en yüksek enerjilerde katkıda bulunduğunu gösteriyor. ve kendi güneşimiz hakkında soru işaretleri yaratıyor” dedi Nisa. “Her şeyi farklı bir ışıkta görmemizi sağlıyor. Kelimenin tam anlamıyla.”
Referans: “HAWC ile Hareketsiz Güneş’ten Gama Işınlarının Keşfi”, A. Albert ve diğerleri. (HAWC İşbirliği), 3 Ağustos 2023, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.051201
.
Michigan Eyalet Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırma görevlisi olan Mehr Un Nisa, “Güneş, bildiğimizden daha şaşırtıcı,” dedi. “Bu yıldızı çözdüğümüzü sanıyorduk, ama durum bu değil.”
Yakında MSU’nun fakültesine katılacak olan Nisa, Physical Review Letters dergisinde yayınlanan ve olayın ayrıntılarını veren yeni bir makalenin sorumlu yazarıdır. güneşten şimdiye kadar gözlemlenen en yüksek enerjili ışığın keşfi.
Keşfin arkasındaki uluslararası ekip, gama ışınları olarak bilinen bu tür ışığın şaşırtıcı derecede parlak olduğunu da keşfetti. Yani, bilim adamlarının daha önce tahmin ettiğinden daha fazlası var.
Michigan Eyalet Üniversitesi, Meksika’daki Yüksek İrtifa Suyu Cherenkov Gözlemevi’ni kullanarak dünyamızdaki yüksek enerji olgusunu kullanan işbirliğine aittir. gökada. Kredi: Jordan A. Goodman
Watching Like a HAWC
Yüksek enerjili ışık Dünya’nın yüzeyine ulaşmasa da, bu gama ışınları, Nisa tarafından tespit edilen önemli işaretler oluşturur. ve Yüksek İrtifa Suyu Cherenkov Gözlemevi veya HAWC ile çalışan meslektaşları.
Ulusal Bilim Vakfı ve Ulusal Beşeri Bilimler Bilim ve Teknoloji Konseyi tarafından finanse edilen HAWC, hikaye. Diğer gözlemevlerinden farklı olarak, günün her saati çalışır.
Doğa Fakültesi Fizik ve Astronomi Bölümü’nde çalışan Nisa, “Artık birkaç yıl önce mümkün olmayan gözlem tekniklerimiz var” dedi. Bilim.
“Bu özel enerji rejiminde, diğer yer tabanlı teleskoplar sadece geceleri çalıştıkları için güneşe bakamazlar,” dedi. “Bizimki 7/24 çalışıyor.”
Michigan Eyalet Üniversitesi doktora sonrası araştırmacısı Mehr Un Nisa, Yüksek İrtifa Suyu Cherenkov Gözlemevi’nde. Kredi: Mehr Un Nisa’nın izniyle
HAWC: Farklı Bir Teleskop Türü
HAWC, geleneksel teleskoplardan farklı çalışmasına ek olarak, tipik bir teleskoptan çok daha farklı görünür.{4 }
Cam merceklerle donatılmış bir tüp yerine HAWC, her biri yaklaşık 200 metrik ton su ile doldurulmuş 300 büyük su tankından oluşan bir ağ kullanır. Ağ, Meksika’da, deniz seviyesinden 13.000 fit yükseklikte, iki sönmüş yanardağ zirvesinin arasına yerleştirilmiştir.
Bu bakış açısından, atmosferdeki havaya çarpan gama ışınlarının sonuçlarını gözlemleyebilir. Bu tür çarpışmalar, hava duşları olarak adlandırılan ve çıplak gözle algılanamayan parçacık patlamalarına benzeyen şeyi yaratır.
Orijinal gama ışınının enerjisi serbest bırakılır ve daha düşük enerjili parçacıklardan oluşan yeni parçalar arasında yeniden dağıtılır ve ışık. HAWC’nin “görebildiği” işte bu parçacıklar – ve aşağı inerken oluşturdukları yeni parçacıklar. gözlemevinin araçlarıyla.
Karma bir görüntü, yolları kırmızı çizgilerle gösterilen ve yüksek enerjili gama tarafından üretilen parçacıkları gözlemleyen Meksika’daki Yüksek İrtifa Su Cherenkov Gözlemevi’nin bir fotoğrafını gösteriyor. güneşten gelen ışınlarKredi: Mehr Un Nisa
Öncü Araştırma
Nisa ve meslektaşları 2015’te veri toplamaya başladı. 2021’de ekip, güneşin gama ışınlarını yeterli düzeyde incelemeye başlamak için yeterli veri topladı. inceleme.
“Altı yıllık verilere baktıktan sonra, bu fazla gama ışını ortaya çıktı,” dedi Nisa. “Onu ilk gördüğümüzde, ‘Bunu kesinlikle mahvettik. Güneş bu enerjilerde bu kadar parlak olamaz.’”
Güneş, bir dizi enerjiyi kapsayan çok miktarda ışık yayar, ancak bazı enerjiler diğerlerinden daha fazladır.
Örneğin, Güneş, nükleer reaksiyonları yoluyla bir ton görünür ışık sağlar – yani gördüğümüz ışık. Bu ışık biçimi, fizikte kullanışlı bir ölçü birimi olan yaklaşık 1 elektron voltluk bir enerji taşır.
Nisa ve meslektaşlarının gözlemlediği gama ışınları, yaklaşık 1 trilyon elektron volt veya 1 tera elektron volta sahipti. , kısaltılmış 1 TeV. Sadece bu enerji seviyesi değil, aynı zamanda onu çok fazla görüyor olmaları da şaşırtıcıydı.
Aşırı güneş gama ışınları Cherenkov Yüksek İrtifa Suyuna nasıl benziyor Michigan Eyalet Üniversitesi’nden araştırmacıları içeren Gözlemevi İşbirliği. Kredi: HAWC İşbirliğinin izniyle
A History of Gama Ray Discovery
1990’larda bilim adamları, yüksek enerjili kozmik ışınlar — parçacıklar hızlandığında güneşin gama ışınları üretebileceğini tahmin ettiler. karadelik veya süpernova gibi kozmik bir güç merkezi tarafından — güneşteki protonlara çarpın. Ancak araştırmacılar, kozmik ışınlar ve güneş hakkında bilinenlere dayanarak, bu gama ışınlarının Dünya’ya ulaştığını görmenin nadir olacağını da varsaydılar.
Ancak o zamanlar, bunu yapabilecek bir alet yoktu. böyle yüksek enerjili gama ışınlarını tespit etmek ve bir süre olmayacaktı. Bir milyar elektron volttan fazla enerjiye sahip gama ışınlarına ilişkin ilk gözlem, 2011’de NASA’nın Fermi Gama-ışını Uzay Teleskobu’ndan geldi.
Sonraki birkaç yıl boyunca, Fermi misyonu, bu ışınların yalnızca çok enerjik, ama aynı zamanda bilim adamlarının başlangıçta beklediklerinden yaklaşık yedi kat daha fazla olduklarını da. Ve daha da yüksek enerjilerde keşfedilecek gama ışınları kalmış gibi görünüyordu.
Bir teleskop uzaya fırlatıldığında, dedektörlerinin ne kadar büyük ve güçlü olabileceğinin bir sınırı vardır. Fermi teleskobunun güneş gama ışınları ölçümleri yaklaşık 200 milyar elektron voltu aşıyordu.
HAWC İşbirliği
Her ikisi de Ohio Eyalet Üniversitesi’nde profesör olan John Beacom ve Annika Peter liderliğindeki teorisyenler, Bir göz atmak için HAWC İşbirliği.
“Bizi dürttüler ve ‘Bir kesinti görmüyoruz. Bir şeyler görebilirsiniz,” dedi Nisa.
HAWC İşbirliği, Kuzey Amerika, Avrupa ve Asya’da 30’dan fazla kurumu kapsıyor ve bunun önemli bir kısmı, yeni kağıt. Buna üç Spartalı daha dahildir: yüksek lisans öğrencisi Daniel Salazar-Gallegos, Fahri Profesör James Linnemann ve fizik ve astronomi profesörü ve MSU Enstitü Dekan Yardımcısı Kirsten Tollefson.
Şimdi, ilk kez Nisa, ekibin güneş ışınlarının enerjilerinin TeV aralığına kadar uzandığını gösterdiğini, yaklaşık 10 TeV’ye kadar çıktığını ve bunun maksimum gibi göründüğünü söyledi.
Şu anda keşif, yanıtlardan çok sorular doğuruyor . Nisa, güneş bilim adamlarının artık bu gama ışınlarının bu kadar yüksek enerjileri tam olarak nasıl elde ettiği ve güneşin manyetik alanlarının bu fenomende oynadığı rol konusunda kafalarını karıştıracaklarını söyledi.
Yine de konu kozmosa gelince, bu, evrenin bir parçasıdır. heyecan. Bize en yakın ve en sevgili yıldızımızı nasıl anladığımız konusunda bir şeylerin yanlış, eksik veya belki de her ikisinin birden olduğunu söylüyor.
“Bu, HAWC’nin galaksimiz hakkındaki bilgilerimize en yüksek enerjilerde katkıda bulunduğunu gösteriyor. ve kendi güneşimiz hakkında soru işaretleri yaratıyor” dedi Nisa. “Her şeyi farklı bir ışıkta görmemizi sağlıyor. Kelimenin tam anlamıyla.”
Referans: “HAWC ile Hareketsiz Güneş’ten Gama Işınlarının Keşfi”, A. Albert ve diğerleri. (HAWC İşbirliği), 3 Ağustos 2023, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.051201
.