Mister vechi de un secol al razelor cosmice, aproape de a fi rezolvat

Cercetări noi realizate de astrofizicieni de la Michigan State University (SUA) ar putea rezolva un mister al razelor cosmice vechi de un secol: de unde provin razele cosmice galactice?

Razele cosmice sunt particule cu energie foarte mare, care se deplasează aproape cu viteza luminii. Se știe că ele ajung la noi atât din interiorul Căii Lactee, cât și din zone mult mai îndepărtate ale Universului. Totuși, punctele lor exacte de origine au rămas neclare încă de la descoperirea lor, în 1912. Shuo Zhang, profesoară asistentă de fizică și astronomie la MSU, împreună cu echipa sa, a realizat două studii care oferă indicii noi despre locurile în care aceste particule ar putea lua naștere.

• Cea mai veche peșteră din lume exista cu mult timp înaintea dinozaurilor
• Cele mai goale locuri din Univers ar putea avea o influență neașteptată

Rezultatele au fost prezentate la cea de-a 246-a întâlnire a American Astronomical Society din Anchorage, Alaska.

Un mister al razelor cosmice vechi de un secol este aproape de a fi rezolvat: de unde vin razele cosmice galactice?

Aceste particule ultrarapide ar putea fi generate în medii extreme, precum găuri negre, regiuni de formare stelară sau resturi ale stelelor explodate. Astfel de evenimente produc și neutrini, particule extrem de mici și ușoare, care traversează constant spațiul și Pământul.

„Razele cosmice sunt mai legate de viața de pe Pământ decât credem. Aproximativ 100 de trilioane de neutrini cosmici trec prin corpul nostru în fiecare secundă. Nu ai vrea să știi de unde vin?”, spune Zhang.

Sursele care emit raze cosmice sunt atât de puternice încât accelerează protoni sau electroni la energii mult mai mari decât orice accelerator construit de oameni. Grupul condus de Zhang studiază aceste acceleratoare naturale, numite PeVatrons, pentru a afla ce sunt, unde se află și cum reușesc să impulsioneze particulele la astfel de energii uriașe. Înțelegerea lor ar putea clarifica inclusiv procese legate de formarea galaxiilor și natura materiei întunecate, scrie ScienceDaily.

Un catalog al obiectelor care emit raze cosmice

În publicațiile recente, Zhang și studenții ei au investigat candidați PeVatron a căror origine nu era încă identificată. În primul studiu, cercetătorul Stephen DiKerby a analizat o sursă de energie înaltă descoperită de observatorul LHAASO. Deși fusese detectată, natura ei reală era necunoscută. Folosind observații în raze X de la telescopul spațial XMM-Newton, el a descoperit o nebuloasă de vânt de pulsar, o regiune care se extinde și este plină de electroni și particule energizate de un pulsar. Această descoperire a confirmat sursa ca fiind un tip de nebuloasă de vânt de pulsar, asociată cu razele cosmice. Doar câteva PeVatrons au fost clasificate astfel până acum.

Al doilea studiu a fost realizat de studenții MSU Ella Were, Amiri Walker și Shaan Karim. Ei au folosit telescopul cu raze X Swift al NASA pentru a analiza semnalele provenite de la câteva surse LHAASO mai puțin studiate. Calculând limite superioare ale emisiilor X, au obținut date care pot orienta cercetările viitoare.

De ce este importantă rezolvarea acestui mister al razelor cosmice? Zhang spune că identificarea și clasificarea acestor surse ar putea duce la un catalog complet al obiectelor care emit raze cosmice, util pentru viitoarele observatoare de neutrini și pentru telescoapele clasice. Următorul pas va fi combinarea datelor de la IceCube cu observațiile în raze X și gamma, pentru a înțelege de ce unele surse emit neutrini, iar altele nu, și cum sunt aceștia produși.

Acest proiect necesită colaborare între fizicieni și astronomi, afirmă Zhang, fiind ideal pentru grupul de fizică de energii înalte de la MSU.

Cercetarea este finanțată prin mai multe granturi NASA și un grant al National Science Foundation pentru analizarea datelor IceCube.

Vă recomandăm să citiți și:

Oamenii de știință au rezolvat misterul vechi de 70 de ani al „căldurii imposibile” a Soarelui

Astronomii ar fi găsit primele stele ale Universului

Pentru prima dată în istorie, China și NASA au cooperat pentru a evita un dezastru pe orbita Pământului

Ceva colosal străbate galaxia Calea Lactee, au descoperit astronomii