ภาพแกมม่าเรย์ของบริเวณศูนย์กลางกาแลคซีที่ถ่ายโดย H.E.S.S. คลิกเพื่อดูภาพขยาย
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ใช้ H.E.S.S. รังสีแกมมาเหล่านี้คาดว่าจะเป็นผลมาจากอนุภาคคอสมิคเรย์พลังซึ่งแทรกซึมกาแลคซีทั้งหมดของเราชนเข้ากับเมฆ อย่างไรก็ตามด้วยความไวที่รุนแรงของเครื่องมือ HESS ในช่วงพลังงานนี้การตรวจวัดความเข้มและพลังงานที่แม่นยำของรังสีแกมม่าเหล่านี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าในพื้นที่ภาคกลางของกาแล็กซี่ของเราอนุภาครังสีคอสมิกเหล่านี้มักจะมีพลังมากกว่าการตก สู่ชั้นบรรยากาศของโลก เหตุผลที่เป็นไปได้ที่ว่าทำไมรังสีคอสมิกได้รับการยกระดับและพลังงานที่สูงขึ้นในใจกลางกาแล็กซี่ของเรารวมถึงเสียงสะท้อนของซูเปอร์โนวาซึ่งระเบิดประมาณหมื่นกว่าปีก่อนหรือการระเบิดของอนุภาคจากหลุมดำมวลสูงที่ใจกลางกาแลคซีของเรา .
รังสีแกมมามีลักษณะคล้ายกับแสงปกติหรือรังสีเอกซ์ แต่มีพลังมากกว่า แสงที่มองเห็นได้นั้นมีพลังงานประมาณหนึ่งอิเล็กตรอนโวลต์ (1 eV) ในแง่ของนักฟิสิกส์ รังสีเอกซ์นับพันถึง eV H.E.S.S. ตรวจจับโฟตอนแกมมา - เรย์พลังงานสูงมากด้วยพลังงานถึงหนึ่งล้านล้าน eVs หรือหนึ่ง teraelectronvolt รังสีแกมม่าพลังงานสูงเหล่านี้ค่อนข้างหายาก แม้จะมีแหล่งกำเนิดทางดาราศาสตร์ค่อนข้างแรงเพียงหนึ่งรังสีแกมมาต่อเดือนก็จะพบกับตารางเมตรที่ชั้นบรรยากาศโลก
อนุภาคพลังงานสูงจากอวกาศถล่มชั้นบรรยากาศของโลกจากทุกทิศทางอย่างต่อเนื่อง พลังงานของพวกเขาเกินกว่าที่สามารถเข้าถึงได้โดยใช้เครื่องเร่งอนุภาคที่มนุษย์สร้างขึ้น วิกเตอร์เฮสส์ค้นพบรังสีคอสมิคในปี 1912 และในขณะที่พวกเขาได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางเป็นเวลาเกือบหนึ่งศตวรรษแหล่งกำเนิดของพวกมันมักถูกประกาศว่าเป็นหนึ่งในธีมหลักของฟิสิกส์ดาราศาสตร์ยังไม่เข้าใจอย่างสมบูรณ์ ผลลัพธ์แรกสำคัญอย่างหนึ่งของ H.E.S.S. การทดลองคือการเปิดเผยคลื่นกระแทกซูเปอร์โนวา [1] เพื่อเป็นที่ตั้งของการเร่งอนุภาคอย่างรุนแรง
ในสิ่งพิมพ์ล่าสุดในนิตยสาร Nature, H.E.S.S. นานาชาติ การทำงานร่วมกันรายงานการค้นพบการปล่อยรังสีแกมม่าจากกลุ่มเมฆก๊าซใกล้กับใจกลางกาแล็กซี่ทางช้างเผือกของเรา เมฆก๊าซไฮโดรเจนยักษ์เหล่านี้รวมปริมาณก๊าซเท่ากับ 50 ล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ ด้วย H.E.S.S. ความไวสูง กล้องโทรทรรศน์รังสีแกมม่าเป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นว่าเมฆเหล่านี้ส่องแสงในรังสีแกมม่าพลังงานสูงมาก
ประเด็นสำคัญอย่างหนึ่งในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับรังสีคอสมิกของเราคือการกระจายตัวในอวกาศ พวกมันซึมซับทั้งกาแล็กซี่อย่างสม่ำเสมอหรือความหนาแน่นและการกระจายพลังงานแตกต่างกันไปตามสถานที่ตั้งหนึ่งในกาแล็กซี่ (ตัวอย่างเช่นเนื่องจากความใกล้ชิดของเครื่องเร่งอนุภาคจักรวาล) การตรวจวัดรังสีคอสมิคโดยตรงสามารถทำได้เฉพาะภายในระบบสุริยะของเราซึ่งอยู่ห่างจากใจกลางกาแลคซีประมาณ 25,000 ปีแสง อย่างไรก็ตามนักอุตุนิยมวิทยาช่วยให้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สามารถตรวจสอบรังสีคอสมิคที่อื่นในกาแล็กซี่; เมื่ออนุภาคคอสมิกปะทะกับอนุภาคก๊าซระหว่างดวงดาวจะมีการสร้างรังสีแกมม่า
ส่วนกลางของกาแลคซีของเราเป็นสวนสัตว์ทางดาราศาสตร์ที่ซับซ้อนซึ่งมีตัวอย่างของวัตถุแปลกใหม่ทุกประเภทที่นักดาราศาสตร์รู้จักเช่นเศษซากของการระเบิดของซูเปอร์โนวาและหลุมดำขนาดมหึมา มันยังมีก๊าซระหว่างดวงดาวจำนวนมากซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกาะกลุ่มกันเป็นก้อนเมฆ หากตรวจพบรังสีแกมมาจากทิศทางของเมฆก๊าซดังกล่าวนักวิทยาศาสตร์สามารถสรุปความหนาแน่นของรังสีคอสมิกที่ตำแหน่งของเมฆ ความเข้มและการกระจายของพลังงานของรังสีแกมม่าเหล่านี้สะท้อนให้เห็นว่ารังสีคอสมิก
ที่พลังงานต่ำอิเล็คตรอนโวลต์ประมาณ 100 ล้านอิเล็กตรอน (เครื่องเร่งความเร็วที่มนุษย์สร้างขึ้นจะเข้าถึงพลังงานได้มากถึง 1,000,000 ล้านอิเล็กตรอนโวลต์) เทคนิคนี้ถูกใช้โดยดาวเทียม EGRET เพื่อทำแผนที่รังสีคอสมิคในกาแลคซีของเรา ในพลังงานที่สูงมาก - โดเมนที่แท้จริงของเครื่องเร่งรังสีคอสมิค - ไม่มีเครื่องมือใดที่ไวต่อแสงมากพอที่จะ“ เห็น” เมฆก๊าซระหว่างดวงดาวที่ส่องแสงในรังสีแกมม่าพลังงานสูงมาก เป็นครั้งแรกที่แสดงให้เห็นว่ามีรังสีคอสมิกในภาคกลางของกาแล็กซี่ของเรา
H.E.S.S. ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าความหนาแน่นของรังสีคอสมิกนั้นสูงกว่าค่าที่อยู่ในย่านสุริยคติเป็นปัจจัยสำคัญ ที่น่าสนใจความแตกต่างนี้เพิ่มขึ้นเมื่อเราขึ้นพลังงานซึ่งแสดงว่ารังสีคอสมิคได้ถูกเร่งขึ้นเร็ว ๆ นี้ ดังนั้นข้อมูลเหล่านี้บอกเป็นนัยว่าก้อนเมฆนั้นส่องสว่างโดยเครื่องเร่งรังสีคอสมิคใกล้เคียงซึ่งมีการเคลื่อนไหวในช่วงหมื่นปีที่ผ่านมา ผู้สมัครสำหรับการเร่งความเร็วดังกล่าวเป็นการระเบิดของดาวฤกษ์ขนาดยักษ์ซึ่งเห็นได้ชัดว่าใกล้กับใจกลางกาแล็กซี่ของเราในประวัติศาสตร์“ ล่าสุด” ไซต์เร่งความเร็วที่เป็นไปได้อีกแห่งคือหลุมดำขนาดยักษ์ที่ใจกลางกาแล็กซี่ Jim Hinton หนึ่งในนักวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับการค้นพบสรุปว่า“ นี่เป็นเพียงก้าวแรกเท่านั้น แน่นอนว่าเรากำลังเล็งกล้องโทรทรรศน์ของเราอย่างต่อเนื่องที่ศูนย์กลางของกาแล็กซี่และจะทำงานอย่างหนักเพื่อระบุตำแหน่งการเร่งความเร็วที่แน่นอน - ฉันแน่ใจว่าจะมีการค้นพบที่น่าตื่นเต้นเพิ่มขึ้นอีก "
ทีมงานระบบพลังงานสูงสามมิติ (H.E.S.S. ) ประกอบด้วยนักวิทยาศาสตร์จากเยอรมนีฝรั่งเศสสหราชอาณาจักรสาธารณรัฐเช็กไอร์แลนด์อาร์เมเนียแอฟริกาใต้และนามิเบีย
ผลลัพธ์ได้รับโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ระบบพลังงานสูง (H.E.S.S. ) ในนามิเบียในแอฟริกาตะวันตกเฉียงใต้ ระบบของกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 13 ม. สี่ระบบนี้ในปัจจุบันเป็นเครื่องตรวจจับที่ไวต่อรังสีแกมม่าพลังงานสูง สิ่งเหล่านี้จะถูกดูดซับไว้ในบรรยากาศที่ซึ่งพวกมันจะให้อนุภาคที่มีอายุสั้น H.E.S.S. กล้องตรวจจับแสงสีน้ำเงินจาง ๆ ซึ่งเป็นแสงสั้น ๆ ซึ่งอนุภาคเหล่านี้ปล่อยออกมา (ชื่อแสง Cherenkov นานไม่กี่พันล้านวินาที) เก็บแสงด้วยกระจกบานใหญ่ที่สะท้อนไปยังกล้องที่ไวต่อแสงมาก ๆ แต่ละภาพให้ตำแหน่งในท้องฟ้าของโฟตอนแกมมาเดียวและปริมาณของแสงที่รวบรวมได้ให้พลังงานของรังสีแกมมาเริ่มต้น การสร้างภาพโฟตอนโดยโฟตอนช่วยให้ H.E.S.S. เพื่อสร้างแผนที่วัตถุทางดาราศาสตร์ตามที่ปรากฏในรังสีแกมมา
H.E.S.S. อาร์เรย์ของกล้องโทรทรรศน์นั้นแสดงให้เห็นถึงความพยายามในการก่อสร้างเป็นเวลาหลายปีโดยทีมงานระหว่างประเทศที่มีนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมากกว่า 100 คน เครื่องมือดังกล่าวได้รับการเปิดตัวในเดือนกันยายน 2547 โดย Theo-Ben Guirab นายกรัฐมนตรีนามิเบียและข้อมูลแรกของมันได้ส่งผลให้มีการค้นพบที่สำคัญจำนวนหนึ่ง
แหล่งต้นฉบับ: Max Planck Society
