อะไรที่ทำให้รังสีคอสมิกเร่งความเร็วเกือบแสง นักดาราศาสตร์ได้ไตร่ตรองคำถามนี้มาเกือบ 100 ปีแล้วและขณะนี้หลักฐานใหม่สนับสนุนทฤษฎีที่มีมานานกว่าสองทศวรรษว่ารังสีคอสมิกน่าจะถูกขับเคลื่อนโดยการระเบิดของดาวฤกษ์และลมดาวฤกษ์ “ การค้นพบนี้ได้รับการคาดการณ์มาเกือบ 20 ปีแล้ว แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีเครื่องมือใดที่ไวต่อการมองเห็นได้” Wystan Benbow นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่หอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์สมิ ธ โซเนียนผู้ประสานงานโครงการนี้สำหรับระบบถ่ายภาพรังสี ) การทำงานร่วมกัน.
เกือบ 100 ปีที่แล้วนักวิทยาศาสตร์ตรวจพบสัญญาณแรกของรังสีคอสมิกซึ่งไม่ใช่รังสีหรือลำแสง แต่เป็นอนุภาคของอะตอมย่อย (ส่วนใหญ่เป็นโปรตอน) ซึ่งเคลื่อนที่ผ่านอวกาศด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง รังสีคอสมิกที่ทรงพลังที่สุดตีด้วยหมัดของ fastball ที่ความเร็ว 98 ไมล์ต่อชั่วโมงแม้ว่ามันจะมีขนาดเล็กกว่าอะตอมก็ตาม นักดาราศาสตร์ถามว่าพลังธรรมชาติสามารถเร่งอนุภาคให้มีความเร็วเช่นนี้ได้อย่างไร
รังสีคอสมิกที่หาได้ยากนั้นมีพลังงานมากถึง 100 พันล้านเท่าของที่สร้างโดยเครื่องเร่งอนุภาคบนโลก นักดาราศาสตร์ได้คิดค้นวิธีการอันชาญฉลาดในการตรวจจับรังสีคอสมิคที่กระทบชั้นบรรยากาศของโลก อย่างไรก็ตามการตรวจจับรังสีคอสมิกจากระยะไกลต้องใช้ความพยายามมากขึ้น
VERITAS พบหลักฐานใหม่เกี่ยวกับรังสีคอสมิกใน“ Cigar Galaxy” หรือที่รู้จักกันในชื่อ Messier 82 (M82) ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 12 ล้านปีแสงในทิศทางของกลุ่มดาว Ursa Major ซึ่งสนับสนุนอย่างยิ่งในระยะยาว ทฤษฎีที่ว่าซุปเปอร์โนวาและลมดาวฤกษ์จากดาวฤกษ์ขนาดใหญ่เป็นตัวเร่งความเร็วที่โดดเด่นของอนุภาคคอสมิคเรย์
กาแลคซีที่มีการก่อตัวดาวฤกษ์ในระดับสูงเช่น M82 หรือที่เรียกว่ากาแลคซี่“ ดาวกระจาย” มีซุปเปอร์โนวาและดาวมวลสูงจำนวนมาก หากทฤษฎีนี้กาแลคซี starburst ควรมีรังสีคอสมิกมากกว่ากาแลคซีปกติ การค้นพบ VERITAS เป็นการยืนยันความคาดหวังซึ่งบ่งชี้ว่าความหนาแน่นของคอสมิคเรย์ใน M82 ประมาณ 500 เท่าของความหนาแน่นเฉลี่ยในกาแลคซีของเราทางช้างเผือก
“ การค้นพบนี้ให้ข้อมูลเชิงลึกเบื้องต้นเกี่ยวกับต้นกำเนิดของรังสีคอสมิก” เรเน่องศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียลอสแองเจลิสและโฆษกของ VERITAS กล่าว
การใช้รังสีแกมม่าเพื่ออนุมานรังสีคอสมิค
VERITAS ไม่สามารถตรวจจับรังสีคอสมิคของ M82 ได้โดยตรงเนื่องจากติดอยู่ภายใน Cigar Galaxy VERITAS กลับมองหาเบาะแสเกี่ยวกับการมีอยู่ของรังสีคอสมิก: รังสีแกมม่า รังสีแกมมาเป็นรูปแบบของพลังงานที่ทรงพลังที่สุดมีประสิทธิภาพมากกว่าแสงอุลตร้าไวโอเลตหรือแม้แต่รังสีเอกซ์ เมื่อรังสีคอสมิคทำปฏิกิริยากับก๊าซระหว่างดวงดาวและการแผ่รังสีภายใน M82 พวกมันจะสร้างรังสีแกมม่าซึ่งสามารถหนีกาแลคซีที่บ้านของพวกเขาและไปถึงเครื่องตรวจจับ Earthbound
ใช้เวลาสองปีในการรวบรวมข้อมูลโดยเฉพาะเพื่อแซวสัญญาณจาง ๆ ที่มาจาก M82
“ เรารู้ว่าการตรวจจับของ M82 จะมีความหมายทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ เป็นผลให้เรากำหนดเวลาการเปิดรับแสงนานเป็นพิเศษทันทีหลังจากการทดลองทำงานได้อย่างสมบูรณ์” Benbow กล่าว “ ข้อมูลที่จำเป็นต้องวิเคราะห์อย่างพิถีพิถันเพื่อแยกสัญญาณแกมม่าเรย์ซึ่งมีขนาดเล็กกว่าเสียงพื้นหลังมากกว่าล้านเท่า แม้ว่าสัญญาณจะเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ของข้อมูล แต่เราทำการตรวจสอบอคติที่เป็นไปได้มากมายและเรามั่นใจว่าสัญญาณนั้นเป็นของแท้
“ การตรวจจับของ M82 บ่งชี้ว่าเอกภพเต็มไปด้วยเครื่องเร่งอนุภาคตามธรรมชาติและในขณะที่หอสังเกตการณ์แกมม่า - เรย์บนพื้นดินยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง มาร์ตินโพห์ลศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐไอโอวากล่าว หอดูดาวแกมมา VHE ยุคต่อไปคือ Advanced Gamma-ray Imaging System (AGIS) กำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา
VERITAS ดำเนินการโดยความร่วมมือของนักวิทยาศาสตร์มากกว่า 100 คนจาก 22 สถาบันในสหรัฐอเมริกาไอร์แลนด์อังกฤษและแคนาดา คลิกที่นี่สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ VERITAS
คำบรรยายภาพนำ: ภาพประกอบหลายภาพที่มีความยาวคลื่นของกาแล็คซี่ M82 ที่ใช้งานอยู่จากฮับเบิลจันทราและสปิตเซอร์ เครดิต: NASA, ESA, CXC และ JPL-Caltech
ที่มา: ศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาร์วาร์ดสมิ ธ โซเนียน
