Tech

ไขปริศนา: รังสีคอสมิกของทางช้างเผือกมาจากไหน?

รังสีคอสมิกกระตุ้นการวิวัฒนาการทางเคมีของสสารในอวกาศ นั่นเป็นเหตุผลที่การทำความเข้าใจพวกมันเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อทำความเข้าใจวิวัฒนาการของกาแลคซีของเรา

นักดาราศาสตร์เชื่อว่าเศษซากของซุปเปอร์โนวาเร่งรังสีคอสมิกในกาแลคซีของเรา จากนั้นรังสีจะเดินทางสู่โลกด้วยความเร็วแสง การสังเกตรังสีแกมมาเมื่อเร็วๆ นี้เปิดเผยว่าเศษซุปเปอร์โนวาจำนวนมากปล่อยรังสีแกมมาที่พลังงานเทราอิเล็กตรอนโวลท์ (TeV)

ถ้าโปรตอนสร้างรังสีแกมมา มันจะง่ายกว่าในการตรวจสอบซากซุปเปอร์โนวา ต้นกำเนิดของรังสีคอสมิก. อย่างไรก็ตามรังสีแกมมาก็ผลิตโดยอิเล็กตรอนเช่นกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องพิจารณาว่าแหล่งกำเนิดโปรตอนหรืออิเล็กตรอนมีความโดดเด่นหรือไม่ และวัดอัตราส่วนของการมีส่วนร่วมทั้งสอง

Schematic images of gamma-ray production from cosmic-ray proton
ภาพแผนผังของการผลิตรังสีแกมมาจากโปรตอนและอิเล็กตรอนของรังสีคอสมิก โปรตอนรังสีคอสมิกมีปฏิกิริยากับโปรตอนระหว่างดวงดาว เช่น ก๊าซไฮโดรเจนระดับโมเลกุลและอะตอม ปฏิกิริยาดังกล่าวจะสร้างไพออนเป็นกลางซึ่งจะสลายตัวเป็นโฟตอนรังสีแกมมาสองโฟตอน (กระบวนการฮาดรอน) อย่างรวดเร็ว อิเล็กตรอนรังสีคอสมิกกระตุ้นโฟตอนระหว่างดวงดาว (ส่วนใหญ่เป็นพื้นหลังไมโครเวฟจักรวาล; CMB) ให้เป็นพลังงานรังสีแกมมาผ่านการกระเจิงคอมป์ตันผกผัน (กระบวนการเลปโทนิก) (เครดิต: Astrophysics Laboratory, Nagoya University)

ในการศึกษาใหม่ นักดาราศาสตร์ประสบความสำเร็จในการหาปริมาณโปรตอนและส่วนประกอบอิเล็กตรอนของรังสีคอสมิกในเศษซากซุปเปอร์โนวา พวกเขาพบว่าโปรตอนสัมพัทธภาพเป็นสาเหตุของรังสีแกมมาพลังงานสูงมากเกือบ 70% ที่ปล่อยออกมาจากรังสีคอสมิก

นักดาราศาสตร์ทำการวิเคราะห์ภาพรังสีเอกซ์และ รังสีแกมมา นี่เป็นครั้งแรกที่มีการแสดงปริมาณรังสีคอสมิกที่เกิดขึ้นในซากซุปเปอร์โนวาในเชิงปริมาณ นี่คือขั้นตอนการสร้างยุคในการอธิบายที่มาของ รังสีคอสมิก.

ผลการศึกษานี้ให้หลักฐานที่น่าสนใจของรังสีแกมมาที่เกิดจากองค์ประกอบโปรตอน ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของรังสีคอสมิก และชี้แจงว่าเศษซากซุปเปอร์โนวาผลิตรังสีคอสมิกทางช้างเผือก

เป็นที่ทราบกันดีว่าความเข้มของรังสีแกมมาจากโปรตอนเป็นสัดส่วนกับความหนาแน่นของก๊าซระหว่างดวงดาว ที่ได้จากคลื่นวิทยุ การสังเกตด้วยภาพเส้น ในทางกลับกัน รังสีแกมมาจากอิเล็กตรอนก็คาดว่าจะเป็นสัดส่วนกับความเข้มของรังสีเอกซ์จากอิเล็กตรอน ดังนั้นพวกเขาจึงแสดงความเข้มของรังสีแกมมาทั้งหมดเป็นผลรวมขององค์ประกอบรังสีแกมมาสองชิ้น ส่วนประกอบหนึ่งมาจากแหล่งกำเนิดโปรตอนและอีกส่วนหนึ่งมาจากแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอน สิ่งนี้นำไปสู่ความเข้าใจที่เป็นหนึ่งเดียวของสิ่งที่สังเกตได้อิสระสามตัว

Maps of gamma-ray intensity Ng
แผนที่ความเข้มของรังสีแกมมา Ng ความหนาแน่นของก๊าซระหว่างดวงดาว Np และความเข้มของรังสีเอกซ์ Nx (เครดิต: Astrophysics Laboratory, Nagoya University)

วิธีการนี้ถูกเสนอครั้งแรกในการศึกษานี้ ผลที่ได้คือแสดงให้เห็นว่ารังสีแกมมาจากโปรตอนและอิเล็กตรอนมีสัดส่วน 70% และ 30% ของรังสีแกมมาทั้งหมดตามลำดับ

นี่เป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ได้หาปริมาณรังสีแกมมา สองต้นกำเนิด พวกเขายังแสดงให้เห็นว่ารังสีแกมมาจากโปรตอนถูกครอบงำในบริเวณที่อุดมด้วยก๊าซระหว่างดวงดาว ในขณะที่รังสีแกมมาจากอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้นในบริเวณที่ไม่มีก๊าซ ซึ่งเป็นการยืนยันว่ากลไกทั้งสองทำงานร่วมกันและสนับสนุนการคาดคะเนของการศึกษาเชิงทฤษฎีครั้งก่อน

ศาสตราจารย์กิตติคุณ Yasuo Fukui ที่ มหาวิทยาลัยนาโกย่า กล่าวว่า “วิธีการใหม่นี้ไม่สามารถทำได้โดยปราศจากความร่วมมือระดับนานาชาติ มันจะนำไปใช้กับซากซุปเปอร์โนวาจำนวนมากขึ้นโดยใช้กล้องโทรทรรศน์รังสีแกมมารุ่นต่อไป CTA (Cherenkov Telescope Array) นอกเหนือจากหอดูดาวที่มีอยู่ ซึ่งจะทำให้การศึกษาต้นกำเนิดของรังสีคอสมิกก้าวหน้าอย่างมาก”

  • การอ้างอิงวารสาร:
    1. Yasuo Fukui, Hidetoshi Sano และคณะ ไล่ตามต้นกำเนิดของรังสีแกมมาใน RX J1713.7−3946 การหาปริมาณส่วนประกอบ Hadronic และ Leptonic ดอย: 10.3847/1538-4357/abff4a
  • จ.ตรังủ
  • ธุรกิจ
  • อาหาร
  • ไลฟ์สไตล์
  • เทค
  • การตลาดดิจิทัล (การตลาดดิจิทัล)

    Back to top button