Gökbilimciler, bir süpernova kalıntısındaki kozmik ışınların proton ve elektron bileşenlerini nicelleştirmeyi başardılar.
Radyo, X-ışını ve gama ışını radyasyonunun yeni görüntüleme analizine göre, kozmik ışınlardan yayılan çok yüksek enerjili gama ışınlarının en az %70'i göreli protonlardan kaynaklanmaktadır.
Evrendeki en yüksek enerjiye sahip parçacıklar olan kozmik ışınların kökeni, 1912'deki keşiflerinden bu yana büyük bir gizem olmuştur.
Kozmik ışınlar yıldızlararası maddenin kimyasal evrimini desteklediğinden, kökenlerini anlamak Galaksimizin evrimini anlamak için kritik öneme sahiptir.
Kozmik ışınların, Galaksimizde süpernova kalıntıları (süpernova patlamalarının ardıl etkileri) tarafından hızlandırıldığı ve neredeyse ışık hızında Dünya'ya geldiği düşünülmektedir. Gama ışını gözlemlerindeki son gelişmeler, birçok süpernova kalıntısının teraelektronvolt (TeV) enerjilerinde gama ışını yaydığını ortaya çıkarmıştır. Gama ışınları, kozmik ışınların ana bileşeni olan protonlar tarafından üretiliyorsa, kozmik ışınların süpernova kalıntısının kökeni doğrulanabilir. Ancak gama ışınları elektronlar tarafından da üretilir.
Proton veya elektron orijininin baskın olup olmadığını belirlemek ve iki katkının oranını ölçmek gereklidir. Bu çalışmanın sonuçları, kozmik ışınların ana bileşeni olan proton bileşeninden kaynaklanan gama ışınlarının güçlü kanıtlarını sunmakta ve Galaktik kozmik ışınların süpernova kalıntıları tarafından üretildiğini açıklığa kavuşturmaktadır.
Bu araştırmanın özgünlüğü, gama ışını radyasyonunun, proton ve elektron bileşenlerinin lineer bir kombinasyonu ile temsil edilmesidir.
Gökbilimciler, protonlardan gelen gama ışını yoğunluğunun, radyo hattı görüntüleme gözlemleriyle elde edilen yıldızlararası gaz yoğunluğu ile orantılı olduğu bir ilişki biliyorlardı. Öte yandan, elektronlardan gelen gama ışınlarının da elektronlardan gelen X-ışını yoğunluğu ile orantılı olması beklenir. Bu nedenle, toplam gama ışını yoğunluğunu, biri proton kaynağından diğeri elektron kaynağından gelen iki gama ışını bileşeninin toplamı olarak ifade ettiler.
Bu, üç bağımsız gözlemlenebilirin birleşik bir anlayışına yol açtı. Bu yöntem ilk olarak bu çalışmada önerilmiştir. Sonuç olarak, protonlardan ve elektronlardan gelen gama ışınlarının toplam gama ışınlarının sırasıyla %70 ve %30'unu oluşturduğu gösterildi.
Bu, iki kökenin nicelleştirildiği ilk zamandır.
Sonuçlar ayrıca, protonlardan gelen gama ışınlarının yıldızlararası gaz bakımından zengin bölgelerde baskın olduğunu, elektronlardan gelen gama ışınlarının ise gaz bakımından fakir bölgelerde arttığını göstermektedir. Bu, iki mekanizmanın birlikte çalıştığını ve önceki teorik çalışmaların tahminlerini desteklediğini doğrulamaktadır.
Nagoya Üniversitesi'nden Emeritus Profesör Yasuo Fukui, "Bu yeni yöntem, uluslararası işbirlikleri olmadan gerçekleştirilemezdi.
Bu yeni yöntem, mevcut gözlemevlerine ek olarak yeni nesil gama ışını teleskop CTA'sını (Cherenkov Teleskop Dizisi) kullanarak daha fazla süpernova kalıntısına uygulanacak ve bu da kozmik ışınların kökeni çalışmalarını büyük ölçüde ilerletecek." diyor.
Kaynaklar:
Nagoya Üniversitesi
Yasuo Fukui, Hidetoshi Sano, Yumiko Yamane, Takahiro Hayakawa, Tsuyoshi Inoue, Kengo Tachihara, Gavin Rowell, Sabrina Einecke. RX J1713.7-3946'da Gama Işınlarının Kökenini Takip Etmek Hadronik ve Leptonik Bileşenlerin Ölçülmesi . Astrofizik Dergisi , 2021; 915 (2): 84 DOI: 10.3847/1538-4357/abff4a