이미지 크레디트 : NASA
천문학 자들은 우주에서 가장 강력한 폭발 인 감마선 폭발이 우주에서 가장 활발한 입자 인 초고 에너지 우주 광선을 생성 할 수 있다고 생각합니다. NASA의 궤도를 벗어난 Compton Gamma-Ray Observatory에 의해 수집 된 증거에 따르면 감마선 폭발의 한 예에서 이러한 고 에너지 입자가 이들 사이를 연결하는 영역을 지배하고 있지만, 이것이 결정적으로 연결되어 있다는 증거는 거의 없습니다 .
NASA의 Compton Gamma-Ray Observatory의 관측에 대한 새로운 분석에 따르면 우주에서 가장 강력한 폭발 인 감마선 폭발은 초고 에너지 우주 광선 (UHECR)으로 알려진 우주에서 가장 에너지가 많은 입자를 생성 할 수 있습니다.
연구원들은 8 월 14 일자 자연의 머리카락에서 광속의 넓은 범위 내에서 이동하는 양성자에 의해 설명 될 수있는 이러한 수수께끼의 파열로 인해 새롭게 식별 된 패턴의 네이처 에디션을보고합니다.
폭발로 인한 파편과 같은 이러한 양성자는 UHECR 일 수 있습니다. 그러한 우주 광선은 드물고 천체 물리학에서 지속적인 미스터리를 구성하며 물리적 설명을 무시하는 것처럼 보입니다. 왜냐하면 초신성 폭발과 같은 잘 알려진 메커니즘에 의해 생성 되기에는 너무 에너지가 많기 때문입니다.
뉴 멕시코 로스 알 라모스 국립 연구소의 수석 저자 마리아 막달레나 곤잘레스 (Maria Magdalena Gonzalez)는 위스콘신 대학교의 대학원생 인“마법사 막달레나 곤잘레스 (Maria Magdalena Gonzalez)는“빛과는 달리, 자기장에 의해 우주에서 휘저어지기 때문에 어디에서 오는가? "이 결과는 그들이 소스에서 생산되고 있다는 증거를 볼 수있는 흥미로운 기회입니다."
미스터리 과학자들이 마침내 풀려나 기 시작한 감마선 폭발은 수백만 조의 태양만큼 훌륭하게 빛날 수 있으며, 많은 사람들이 비정상적으로 강력한 폭발하는 별에서 비롯 될 수 있습니다. 버스트는 일반적이지만 무작위이며 단 몇 초만 지속됩니다.
우주 광선은 광속에 가깝게 움직이는 원자 입자 (예 : 전자, 양성자 또는 중성미자)입니다. 저에너지 우주 광선은 태양 플레어와 전형적인 별 폭발로 추진되는 지구를 지속적으로 공격합니다. 메이저 리그에서 던진 야구 에너지를 운반하는 각 원자 입자가있는 UHECR은 가장 큰 사람이 만든 입자 가속기에서 생성 된 입자보다 에너지가 수억 배 더 강합니다.
과학자들은 UHECR이 지구 근처에서 상대적으로 생성되어야한다고 주장합니다. 1 억 광년 이상을 여행하는 입자는 우리에게 도달 할 때까지 일부 에너지를 잃을 수 있기 때문입니다. 그러나 일반적인 우주 광선의 국소 공급원은 UHECR을 생성하기에 충분히 강력 해 보이지 않습니다.
곤잘레스 주도 논문은 UHECR 제작에 초점을 맞추지 않고 감마선 폭발에서 보이는 새로운 패턴의 빛에 중점을 둔다. 그룹은 Compton Observatory Archives (2000 년에 끝난 임무)를 깊이 파고 들어 1994 년 GRB941017이라는 감마선 폭발이이 우주선에 의해 기록 된 다른 2,700 개의 폭발과는 다르게 나타난다는 것을 발견했습니다. 이 버스트는 100 억 광년 떨어진 아마도 화살 자리 별자리 방향에 위치했다.
과학자들이 감마선이라고 부르는 것은 실제로 우리의 눈이 무지개의 색으로 등록하는 에너지보다 백만 배 이상 넓은 광범위한 에너지를 커버하는 광자 (광 입자)입니다. 곤잘레스 그룹은 고 에너지 감마선 광자를 조사했다. 과학자들은 이러한 유형의 광자가 파열을 지배한다는 사실을 발견했습니다. 그들은 약 100 초 후에도 에너지가 적은 성분보다 평균 세 배 이상 강력하지만 놀랍게도 수천 배나 더 강력했습니다.
즉, 위성 탐지기에 충돌하는 저에너지 광자의 흐름이 완화되기 시작한 반면, 고 에너지 광자의 흐름은 일정하게 유지되었습니다. 이 발견은 대부분의 버스트를 설명하는 대중적인 "싱크 로스 트로트 충격 모델"과 일치하지 않습니다. 그렇다면이 고 에너지 광자의 풍부함을 설명 할 수있는 것은 무엇입니까?
논문의 공동 저자 인 LANL의 브렌다 딩 구스 박사는“초고 에너지 우주 광선은 책임이 있지만, 우리가 본 에너지 패턴으로 감마선을 만드는 방법은 정확히 계산해야한다”고 설명했다. "우리는 일부 이론가들이 이것을 알아 내려고 바쁘게 할 것입니다."
초고 에너지 전자의 지연 주입은 GRB 941017에서 관찰 된 예기치 않게 큰 고 에너지 감마선 흐름을 설명하는 또 다른 방법을 제공합니다. 그러나이 설명은 표준 버스트 모델의 수정이 필요하다고 공동 저자 인 Charles Dermer는 말했습니다. 워싱턴에있는 미국 해군 연구소의 이론 천체 물리학 자. "이 두 가지 경우 모두,이 결과는 감마선 버스트에서 발생하는 새로운 프로세스를 보여줍니다."
감마선 폭발은 지구에서 1 억 광년 이내에 발생하지는 않았지만, 수세기 동안 이러한 유형의 폭발이 지역적으로 발생했을 수 있습니다. 그렇다면 Dingus는 GRB 941017에서 그녀의 그룹이 보았던 메커니즘을 집 가까이에서 복제 할 수 있었으며 오늘날 우리가 보는 UHECR을 공급할 수있을 정도로 가까이있을 수 있다고 말했다.
Compton Observatory 아카이브의 다른 버스트도 비슷한 패턴을 보였지만 데이터는 확실하지 않습니다. 2006 년 출시 예정인 NASA의 Gamma-ray Large Area Space Telescope (GLAST)는 고 에너지 감마선 광자를 해결하고이 미스터리를 해결하기에 충분히 강력한 탐지기를 갖습니다.
자연 보고서의 공동 저자도 박사 학위를 포함합니다. Huntsville에있는 알라바마 대학교 (University of Alabama)의 대학원생 인 Yuki Kaneko, Robert Preece 박사 및 Michael Briggs 박사. 이 연구는 NASA와 해군 연구소에 의해 자금을 지원 받았다.
UHECR은 그림과 같이 대기와 충돌 할 때 관찰됩니다. 충돌로 인한 에너지는 수십억 개의 아 원자 입자와 자외선으로 이루어진 공기 샤워를 생성하며, 특수 장비로 감지됩니다.
국립 과학 재단과 국제 협력자들은 유타의 고해상도 비행 눈 (http://www.cosmic-ray.org/learn.html) 및 아르헨티나의 오거 천문대 (http : / /www.auger.org/). 또한 NASA는 유럽 우주국과 협력하여 국제 우주 정거장에 우주 우주 관측소 (http://aquila.lbl.gov/EUSO/)를 배치하고 있습니다. 제안 된 OWL 임무는 궤도에서 공기 샤워를 향해 하향으로 보아 텍사스만큼 큰 지역을 바라본다.
이 과학자들은 섬광을 기록하고 아 원자 파편을 조사하여 단일 입자가 대기 캐스케이드를 만드는 데 필요한 에너지의 양을 계산합니다. 그들은 10 ^ 20 전자 볼트 (eV) 이상의 충격적인 수치에 도달합니다. (노란색 입자 입자의 에너지는 2eV이며 텔레비전 튜브의 전자는 천 전자 볼트 에너지 범위에 있습니다.)
이 초고 에너지 입자는 아인슈타인의 특수 상대성 이론에 의해 예측 된 기괴한 효과를 경험합니다. 1 억 광년 떨어져있는 우주의 먼 곳에서 오는 것을 볼 수 있다면 인내심을 가져야합니다. 여행을 마치려면 1 억 년이 걸릴 것입니다. 그러나 입자를 가지고 여행 할 수 있다면 관찰자에 의해 측정 된 빠른 속도로 움직이는 물체의 시간이 확장되어 하루 안에 여행이 끝납니다.
멀리 떨어진 곳에서 생산 된 경우 가장 높은 에너지 우주 광선은 우리에게 도달 할 수 없습니다. 왜냐하면 빅뱅에서 남은 우주 마이크로파 광자와 충돌하여 에너지를 잃기 때문입니다. 이 우주 광선의 근원은 수억 광년의 거리에서 우리와 비교적 가깝게 발견되어야한다. 이 거리 내에서 감마선 폭발로 폭발하는 별이 발견되므로, 우주 광선으로 만들어진 방사선 후광으로 구별되는 감마선 폭발 잔해를 찾기위한 집중적 인 관측 노력이 진행되고 있습니다.
몇몇 종류의 천체는 UHECR 속도로 입자를 분사하는 데 필요한 극한 조건을 가지고 있습니다. 감마선 폭발이 UHECR을 생성하는 경우, 폭발 속도에서 빛의 속도에 근접하여 방출 된 물질의 제트에서 입자를 가속화함으로써 그렇게 할 수 있습니다. 감마선 버스트는 UHECR을 가속화 할 수있는 힘을 가지고 있지만, 지금까지 관찰 된 감마선 버스트는 수십억 광년 떨어져 있습니다. 그렇다고 UHECR 차단 거리 내에서 근처에서 발생할 수 없다는 의미는 아닙니다.
GRB941017과 같이 오래 지속되는 감마선 버스트의 주요 경쟁자는 초신성 / 콜라 프사 모델입니다. 초신성은 태양보다 몇 배나 큰 별이 연료를 배출하여 중력 하에서 핵이 붕괴되고 거대한 열핵 폭발로 외층이 날아갈 때 발생합니다. Collapsars는 코어가 너무 커서 블랙홀로 붕괴되는 특별한 유형의 초신성입니다.이 물체는 밀도가 높기 때문에 빛조차도 블랙홀의 사건 지평에서 중력을 벗어날 수 없습니다. 그러나 관찰 결과 블랙홀은 조잡한 먹는 사람으로, 사건 지평 근처에서 통과하지만 교차하지 않는 물질을 방출합니다.
축소판에서 별의 핵심은 배수구 주위에 소용돌이 치는 물처럼 새로 형성된 블랙홀 주위에 디스크를 형성합니다. 블랙홀은 대부분의 디스크를 소비하지만 블랙홀의 극에서 제트로 분사되는 물질이 있습니다. 제트기는 빛의 속도에 근접하여 붕괴하는 별을 찢고 파멸 된 별 주위의 가스를 뚫습니다. 제트가 성간 매체에 충돌하면 충격파가 발생하고 속도가 느려집니다. 제트의 선단이 느려져 고속 물질에 의해 뒤에서 삐걱 거리면서 제트기 내부 충격이 발생합니다. 충격은 감마선을 생성하는 입자를 가속시킵니다. 팀에 따르면 입자를 UHECR 속도로 가속 할 수도 있다고한다.
Dingus는“탁구와 탁자 사이에 탁구 공을 튀는 것과 같습니다. “패들을 테이블에 더 가까이 대면 볼이 더 빠르고 튀어 나옵니다. 감마선 버스트에서 패들과 테이블은 제트에서 방출되는 껍질입니다. 난류 자기장은 입자들이 쉘들 사이에서 튀어 나오게하여 UHECR처럼 깨지기 전에 거의 빛의 속도로 가속시킵니다.”
감마선 버스트에서 중성미자를 감지하면 감마선 버스트에 의한 우주 광선 가속의 경우가 사라질 것입니다. 중성미자는 고 에너지 양성자가 광자와 충돌 할 때 만들어진 찾기 어려운 입자입니다. 뉴트리노는 전기적으로 전하가 없으므로 소스의 방향으로 돌아가십시오.
국립 과학 재단 (National Science Foundation)은 현재 감마선 폭발로 인한 중성미자 방출을 찾기 위해 북극 아래 얼음에 위치한 입방 킬로미터 감지기 인 IceCube (http://icecube.wisc.edu/)를 건설하고있다. 그러나 마리오 비에 트리 (Universita di Roma)와 엘리 왁스 맨 (Weizmann Institute)이 제안한 이후로 감마선 폭발을 일으키는 폭발하는 별들에 의한 가속이 유리 해졌지만 자연에서 가장 높은 에너지 입자 가속기의 특성은 지속적인 미스터리로 남아 있습니다. 1995 년.
팀은이 관찰에 대한 다른 설명이 가능하지만 그 결과는 감마선 버스트에서의 UHECR 가속과 일치한다고 생각합니다. 그들은 GRB941017 폭발에서 저에너지 및 고 에너지 감마선을 모두 보았다. 저에너지 감마선은 고속 전자가 강한 자기장에 의해 편향되는 것으로 과학자들이 기대하는 것입니다. 일부는 쇠퇴 할 때 고 에너지 감마선을 생성하기 위해 플래시됩니다.
감마선 방출 타이밍도 중요합니다. 저에너지 감마선은 비교적 빨리 사라지고 고 에너지 감마선은 남아있었습니다. 전자와 UHECR의 양성자 인 서로 다른 두 종류의 입자가 서로 다른 감마선을 담당하는 경우에 이치에 맞습니다. “양성자보다 전자가 에너지를 방출하는 것이 훨씬 쉽습니다. 그러므로 전자에서 저에너지 감마선의 방출은 양성자에서 나오는 고 에너지 감마선보다 짧을 것”이라고 Dingus는 말했다.
Compton Gamma Ray Observatory는 NASA의 Great Observatories와 Hubble Space Telescope 및 Chandra X-ray Observatory와 동등한 감마선 중 두 번째 관측소였습니다. Compton은 1991 년 4 월 우주 왕복선 아틀란티스 (Space Shuttle Atlantis)를 타고 발사되었으며 17 톤은 그 당시 가장 큰 천체 물리학 적 탑재량이었습니다. Compton은 개척 임무를 마치고 2000 년 6 월 4 일에 지구의 대기권을 빼앗아 다시 대기권에 진입했습니다.
원본 출처 : NASA 뉴스 릴리스
