_ O „cometă galactică numit Terzan 5 luminează un puzzle vechi de 100 de ani despre razele cosmice

Când eu și colegii mei ne-am apucat de lucrat la un mister cosmic vechi de un secol, am găsit un laborator ceresc neașteptat în Terzan 5, un dens Grupul de stele care se aruncă în prezent prin galaxia noastră cu o viteză vertiginoasă.

Această ciudățenie stelară ne-a permis să studiem comportamentul razelor cosmice – particule de înaltă energie ale căror căi neregulate prin spațiu i-au derutat pe astronomi de la descoperirea lor în 1912.

Prin observarea radiațiilor produse de razele cosmice ale lui Terzan 5, am realizat o premieră științifică: măsurarea cât de repede aceste particule își schimbă direcția datorită fluctuațiilor câmpurilor magnetice interstelare. Cercetarea noastră este publicată în Nature Astronomy.

Razele cosmice sunt ceva de care nimeni nu se aștepta să fie acolo. Când radioactivitatea a fost descoperită pentru prima dată în anii 1890, oamenii de știință credeau că toate sursele de radiații se aflau pe Pământ.

Dar în 1912, fizicianul austro-american Victor Hess a măsurat nivelul radiațiilor ambientale într-un balon de mare altitudine și l-a descoperit. era mult mai sus decât la nivelul solului, chiar și în timpul unei eclipse când soarele era blocat. Aceasta însemna că radiația trebuia să provină din spațiu.

Astăzi cunoaștem radiația misterioasă pe care Hess a descoperit-o ca raze cosmice: nuclee atomice și particule elementare, cum ar fi protoni și electroni, care au fost într-un fel accelerate la aproape viteza de aprinde. Aceste particule trec prin spațiul interstelar și, datorită energiilor lor ridicate, o mică parte dintre ele poate pătrunde în atmosfera superioară, așa cum a descoperit Hess.

Dar nu putem spune cu ușurință de unde provin. Razele cosmice sunt particule încărcate, ceea ce înseamnă că direcția lor de deplasare se schimbă atunci când întâlnesc un câmp magnetic.

Efectul de deviere magnetică oferă tehnologia de bază pentru monitoare și televizoare vechi cu tub catodic (CRT), care îl folosesc pentru a orienta electronii spre ecran pentru a crea o imagine. Spațiul interstelar este plin de câmpuri magnetice, iar acele câmpuri fluctuează în mod constant, deviând razele cosmice în direcții aleatorii — un fel ca un CRT rupt într-un televizor vechi care arată doar statică.

Deci, în loc de razele cosmice. Venind direct la noi de la sursa lor, ca și lumina, ajung să se răspândească aproape uniform în întreaga galaxie. Aici, pe Pământ, îi vedem venind aproape în mod egal din toate direcțiile cerului.

Deși înțelegem acum această imagine generală, majoritatea detaliilor lipsesc. Uniformitatea razelor cosmice de-a lungul cerului ne spune că direcțiile razelor cosmice se schimbă aleatoriu, dar nu avem o modalitate bună de a măsura cât de repede se întâmplă acest proces.

Nici nu înțelegem sursa finală a fluctuațiilor magnetice. Sau nu am făcut-o, până acum.

Acolo intervine Terzan 5. Acest cluster stelar este un producător copios de raze cosmice, deoarece conține o populație mare de stele care se rotesc rapid, incredibil de dense și magnetizate, numite pulsari de milisecunde — care accelerează razele cosmice până la viteze extrem de mari.

Aceste raze cosmice nu ajung până la Pământ, datorită acelor câmpuri magnetice fluctuante. Cu toate acestea, putem vedea un semn revelator al prezenței lor: unele dintre razele cosmice se ciocnesc cu fotonii luminii stelare și le transformă în particule neîncărcate de energie înaltă numite raze gamma.

Razele gamma călătoresc în aceeași direcție. ca raza cosmică care le-a creat, dar spre deosebire de razele cosmice, razele gamma nu sunt deviate de câmpurile magnetice. Ele pot călători în linie dreaptă și pot ajunge pe Pământ.

Din cauza acestui efect, vedem adesea raze gamma care provin din surse puternice de raze cosmice. Dar în Terzan 5, din anumite motive, razele gamma nu se aliniază exact cu pozițiile stelelor. În schimb, par să provină dintr-o regiune aflată la aproximativ 30 de ani lumină depărtare, unde nu există nicio sursă evidentă.

Această deplasare a fost o curiozitate inexplicabilă de când a fost descoperită în 2011, până când am venit cu o explicație.

Terzan 5 este aproape de centrul galaxiei noastre astăzi, dar este nu este întotdeauna. Clusterul stelar se mișcă de fapt pe o orbită foarte largă, care îl ține departe de planul galaxiei în cea mai mare parte a timpului.

Se întâmplă să plonjeze prin galaxie chiar acum. Deoarece această pătrundere are loc cu sute de kilometri pe secundă, clusterul mătură o mantie de câmpuri magnetice în jurul său, precum coada unei comete care se aruncă prin vântul solar.

Raze cosmice lansate de cluster inițial călători de-a lungul cozii. Nu vedem niciuna dintre razele gamma pe care aceste raze cosmice le produc, deoarece coada nu este îndreptată direct spre noi – aceste raze gamma sunt transmise de-a lungul cozii și departe de noi.

Și aici este locul unde intervin fluctuațiile magnetice. Dacă razele cosmice ar rămâne bine aliniate cu coada, nu le-am vedea niciodată, dar datorită fluctuațiilor magnetice, direcțiile lor încep să se schimbe.

În cele din urmă, unele dintre ele încep să se arate. spre noi, producând raze gamma pe care le putem vedea. Dar acest lucru durează aproximativ 30 de ani, motiv pentru care razele gamma nu par să provină din grupul în sine.

Până când destui dintre ele ne îndreaptă spre noi pentru ca razele lor gamma să fie suficient de strălucitoare. pentru a fi vizibile, au călătorit 30 de ani lumină în josul coadei magnetice a clusterului.

Așadar, datorită Terzan 5, pentru prima dată am putut măsura cât timp durează fluctuațiile magnetice schimba direcțiile razelor cosmice. Putem folosi aceste informații pentru a testa teorii despre modul în care funcționează câmpurile magnetice interstelare și de unde provin fluctuațiile acestora.

Acest lucru ne aduce un mare pas mai aproape de înțelegerea radiației misterioase din spațiu descoperite de Hess acum mai bine de 100 de ani. .

Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.

(Fluierul)