La imagen de rayos gamma de la región del centro galáctico tomada por H.E.S.S. Click para agrandar
Astrofísicos que usan el H.E.S.S. Se espera que estos rayos gamma resulten de las partículas de rayos cósmicos aún más enérgicas, que impregnan toda nuestra galaxia, chocando contra las nubes. Sin embargo, gracias a la extrema sensibilidad del instrumento HESS en este rango de energía, las mediciones precisas de la intensidad y las energías de estos rayos gamma muestran que, en la región central de nuestra galaxia, estas partículas de rayos cósmicos son típicamente más enérgicas que las caídas medidas en la atmósfera de la Tierra. Las posibles razones por las cuales los rayos cósmicos se potencian y tienen energías más altas en el corazón de nuestra galaxia incluyen el eco de una supernova que explotó unos diez mil años antes, o una explosión de aceleración de partículas desde el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. .
Los rayos gamma se parecen a la luz normal o los rayos X, pero son mucho más enérgicos. La luz visible tiene una energía de aproximadamente un electronvoltio (1 eV), en términos físicos. Los rayos X son de miles a millones de eV. H.E.S.S. detecta fotones de rayos gamma de muy alta energía con una energía de un millón de eV, o un teraelectronvolt. Estos rayos gamma de alta energía son bastante raros; incluso para fuentes astrofísicas relativamente fuertes, solo alrededor de un rayo gamma al mes golpea un metro cuadrado en la parte superior de la atmósfera de la Tierra.
Las partículas de alta energía del espacio bombardean continuamente la atmósfera de la Tierra desde todas las direcciones. Sus energías exceden, con mucho, las que se pueden alcanzar utilizando aceleradores de partículas artificiales. Los rayos cósmicos fueron descubiertos en 1912 por Victor Hess, y aunque se han estudiado ampliamente durante casi un siglo, su origen, a menudo declarado como uno de los temas clave de la astrofísica, todavía no se comprende completamente. Un importante resultado temprano de la H.E.S.S. el experimento fue revelar una onda de choque de explosión de supernova [1] como un sitio de aceleración intensa de partículas
En una publicación reciente en la revista Nature, el internacional H.E.S.S. La colaboración informó el descubrimiento de la emisión de rayos gamma de un complejo de nubes de gas cerca del centro de nuestra propia Vía Láctea. Estas nubes gigantes de hidrógeno gaseoso abarcan una cantidad de gas equivalente a 50 millones de veces la masa del sol. Con el altamente sensible H.E.S.S. telescopios de rayos gamma, es posible por primera vez mostrar que estas nubes brillan en rayos gamma de muy alta energía.
Una cuestión clave en nuestra comprensión de los rayos cósmicos es su distribución en el espacio. ¿Permean toda la galaxia de manera uniforme, o su densidad y distribución de energía varían dependiendo de la ubicación de uno en la galaxia (por ejemplo, debido a la proximidad de los aceleradores de partículas cósmicas)? Las mediciones directas de los rayos cósmicos solo se pueden tomar dentro de nuestro sistema solar, ubicado a unos 25,000 años luz del centro de la Galaxia. Sin embargo, un subterfugio permite a los astrofísicos investigar los rayos cósmicos en otras partes de la galaxia; Cuando una partícula de rayos cósmicos colisiona con una partícula de gas interestelar, se producen rayos gamma.
La parte central de nuestra galaxia es un complejo zoológico astronómico, que contiene ejemplos de todo tipo de objetos exóticos conocidos por los astrónomos, como los restos de explosiones de supernovas y un agujero negro supermasivo. También contiene grandes cantidades de gas interestelar, que tiende a acumularse en las nubes. Si se detectan rayos gamma desde la dirección de dicha nube de gas, los científicos pueden inferir la densidad de los rayos cósmicos en la ubicación de la nube. La intensidad y distribución en energía de estos rayos gamma refleja la de los rayos cósmicos.
A bajas energías, alrededor de 100 millones de electronvoltios (los aceleradores artificiales alcanzan energías de hasta 1,000,000 millones de electronvoltios), esta técnica ha sido utilizada por el satélite EGRET para mapear los rayos cósmicos en nuestra galaxia. A energías realmente altas, el verdadero dominio de los aceleradores de rayos cósmicos, ningún instrumento ha sido tan sensible como para "ver" las nubes de gas interestelar que brillan en rayos gamma de muy alta energía. ha demostrado por primera vez la presencia de rayos cósmicos en esta región central de nuestra galaxia.
El H.E.S.S. Los datos muestran que la densidad de los rayos cósmicos supera en un vecindario solar en un factor significativo. Curiosamente, esta diferencia aumenta a medida que aumentamos en energía, lo que implica que los rayos cósmicos se han acelerado recientemente. Entonces, estos datos insinúan que las nubes están iluminadas por un acelerador de rayos cósmicos cercano, que estuvo activo durante los últimos diez mil años. Los candidatos para tales aceleradores son una gigantesca explosión estelar que aparentemente explotó cerca del corazón de nuestra galaxia en la historia "reciente"; Otro posible sitio de aceleración es el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia. Jim Hinton, uno de los científicos involucrados en el descubrimiento, concluye: “Este es solo el primer paso. Por supuesto, continuamos apuntando nuestros telescopios al centro de la Galaxia, y trabajaremos duro para determinar el sitio exacto de aceleración. Estoy seguro de que hay más descubrimientos emocionantes por venir ".
El equipo del Sistema Estereoscópico de Alta Energía (H.E.S.S.) está formado por científicos de Alemania, Francia, Reino Unido, República Checa, Irlanda, Armenia, Sudáfrica y Namibia.
Los resultados se obtuvieron utilizando los telescopios del Sistema Estereoscópico de Alta Energía (H.E.S.S.) en Namibia, en el suroeste de África. Este sistema de cuatro telescopios de 13 m de diámetro es actualmente el detector más sensible de rayos gamma de muy alta energía. Estos se absorben en la atmósfera, donde producen una lluvia de partículas de corta duración. El H.E.S.S. Los telescopios detectan los tenues y cortos destellos de luz azulada que emiten estas partículas (llamada luz de Cherenkov, que dura unas pocas billonésimas de segundo), recogiendo la luz con grandes espejos que se reflejan en cámaras extremadamente sensibles. Cada imagen proporciona la posición en el cielo de un solo fotón de rayos gamma, y la cantidad de luz recogida proporciona la energía del rayo gamma inicial. Construir las imágenes fotón por fotón permite a H.E.S.S. para crear mapas de objetos astronómicos tal como aparecen en los rayos gamma.
El H.E.S.S. El conjunto de telescopios representa un esfuerzo de construcción de varios años por un equipo internacional de más de 100 científicos e ingenieros. El instrumento fue inaugurado en septiembre de 2004 por el Primer Ministro de Namibia, Theo-Ben Guirab, y sus primeros datos ya han dado lugar a una serie de descubrimientos importantes, incluida la primera imagen astronómica de una onda de choque de supernova en las más altas energías de rayos gamma.
Fuente original: Sociedad Max Planck
