Das Gammastrahlenbild der Region des galaktischen Zentrums, aufgenommen von H.E.S.S. klicken um zu vergrößern
Astrophysiker mit dem H.E.S.S. Es wird erwartet, dass diese Gammastrahlen aus den noch energetischeren Teilchen der kosmischen Strahlung resultieren, die unsere gesamte Galaxie durchdringen und in die Wolken krachen. Dank der extremen Empfindlichkeit des HESS-Instruments in diesem Energiebereich zeigen präzise Messungen der Intensität und Energie dieser Gammastrahlen, dass diese Teilchen der kosmischen Strahlung im zentralen Bereich unserer Galaxie typischerweise energetischer sind als die gemessenen fallenden auf die Erdatmosphäre. Mögliche Gründe für die Verstärkung der kosmischen Strahlung und der höheren Energien im Herzen unserer Galaxie sind das Echo einer Supernova, die etwa zehntausend Jahre zuvor explodiert ist, oder ein Ausbruch der Teilchenbeschleunigung durch das supermassive Schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie .
Gammastrahlen ähneln normalem Licht oder Röntgenstrahlen, sind jedoch viel energetischer. Sichtbares Licht hat nach Ansicht des Physikers eine Energie von etwa einem Elektronenvolt (1 eV). Röntgenstrahlen sind Tausende bis Millionen von eV. H.E.S.S. detektiert sehr energiereiche Gammastrahlenphotonen mit einer Energie von einer Million Millionen eVs oder einem Teraelektronvolt. Diese energiereichen Gammastrahlen sind ziemlich selten; Selbst bei relativ starken astrophysikalischen Quellen trifft nur etwa ein Gammastrahl pro Monat einen Quadratmeter oben auf der Erdatmosphäre.
Hochenergetische Partikel aus dem Weltraum bombardieren kontinuierlich die Erdatmosphäre aus allen Richtungen. Ihre Energien übertreffen bei weitem diejenigen, die mit künstlichen Teilchenbeschleunigern erreicht werden können. Kosmische Strahlen wurden 1912 von Victor Hess entdeckt, und obwohl sie seit fast einem Jahrhundert ausgiebig untersucht wurden, ist ihre Herkunft - oft als eines der Schlüsselthemen der Astrophysik deklariert - noch nicht vollständig verstanden. Ein wichtiges frühes Ergebnis der H.E.S.S. Das Experiment bestand darin, eine Supernova-Explosionsschockwelle [1] als Ort intensiver Teilchenbeschleunigung aufzudecken
In einer kürzlich erschienenen Veröffentlichung in der Zeitschrift Nature hat die internationale H.E.S.S. Die Zusammenarbeit berichtete über die Entdeckung der Gammastrahlenemission aus einem Komplex von Gaswolken nahe dem Zentrum unserer eigenen Milchstraßengalaxie. Diese riesigen Wasserstoffgaswolken umfassen eine Gasmenge, die dem 50-Millionen-fachen der Sonnenmasse entspricht. Mit dem hochempfindlichen H.E.S.S. Mit Gammastrahlenteleskopen kann erstmals gezeigt werden, dass diese Wolken in Gammastrahlen mit sehr hoher Energie leuchten.
Ein zentrales Thema für unser Verständnis der kosmischen Strahlung ist ihre Verteilung im Raum. Durchdringen sie die gesamte Galaxie gleichmäßig oder variieren ihre Dichte und Energieverteilung je nach Standort in der Galaxie (z. B. aufgrund der Nähe kosmischer Teilchenbeschleuniger)? Direkte Messungen der kosmischen Strahlung können nur in unserem Sonnensystem durchgeführt werden, das sich etwa 25.000 Lichtjahre vom Zentrum der Galaxie entfernt befindet. Eine List ermöglicht es Astrophysikern jedoch, kosmische Strahlen an anderer Stelle in der Galaxis zu untersuchen. Wenn ein kosmisches Strahlenteilchen mit einem interstellaren Gasteilchen kollidiert, werden Gammastrahlen erzeugt.
Der zentrale Teil unserer Galaxie ist ein komplexer astronomischer Zoo, der Beispiele für alle Arten von exotischen Objekten enthält, die Astronomen bekannt sind, wie die Überreste von Supernova-Explosionen und ein supermassives Schwarzes Loch. Es enthält auch große Mengen interstellaren Gases, das dazu neigt, sich in Wolken zu verklumpen. Wenn Gammastrahlen aus der Richtung einer solchen Gaswolke erfasst werden, können Wissenschaftler auf die Dichte der kosmischen Strahlung am Ort der Wolke schließen. Die Intensität und Verteilung der Energie dieser Gammastrahlen spiegelt die der kosmischen Strahlung wider.
Bei niedrigen Energien, rund 100 Millionen Elektronenvolt (künstliche Beschleuniger erreichen Energien bis zu 1.000.000.000 Elektronenvolt), wurde diese Technik vom EGRET-Satelliten verwendet, um kosmische Strahlen in unserer Galaxie abzubilden. Bei wirklich hohen Energien - der wahren Domäne der Beschleuniger für kosmische Strahlen - war bisher kein Instrument empfindlich genug, um interstellare Gaswolken zu sehen, die in Gammastrahlen mit sehr hoher Energie leuchten. hat zum ersten Mal die Anwesenheit von kosmischen Strahlen in dieser zentralen Region unserer Galaxie nachgewiesen.
Die H.E.S.S. Daten zeigen, dass die Dichte der kosmischen Strahlung die in der Sonnenumgebung um einen signifikanten Faktor übersteigt. Interessanterweise nimmt dieser Unterschied mit zunehmender Energie zu, was bedeutet, dass die kosmischen Strahlen kürzlich beschleunigt wurden. Diese Daten deuten also darauf hin, dass die Wolken von einem nahe gelegenen Beschleuniger für kosmische Strahlung beleuchtet werden, der in den letzten zehntausend Jahren aktiv war. Kandidaten für solche Beschleuniger sind eine gigantische Sternexplosion, die offenbar in der „jüngeren“ Geschichte nahe dem Herzen unserer Galaxie stattgefunden hat. Eine weitere mögliche Beschleunigungsstelle ist das supermassive Schwarze Loch im Zentrum der Galaxie. Jim Hinton, einer der an der Entdeckung beteiligten Wissenschaftler, kommt zu dem Schluss: „Dies ist nur der erste Schritt. Wir richten unsere Teleskope natürlich weiterhin auf das Zentrum der Galaxie und werden hart daran arbeiten, die genaue Beschleunigungsstelle zu bestimmen. Ich bin sicher, dass weitere aufregende Entdeckungen folgen werden. "
Das Team des High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) besteht aus Wissenschaftlern aus Deutschland, Frankreich, Großbritannien, der Tschechischen Republik, Irland, Armenien, Südafrika und Namibia.
Die Ergebnisse wurden unter Verwendung der Teleskope des High Energy Stereoscopic System (H.E.S.S.) in Namibia im Südwesten Afrikas erhalten. Dieses System aus vier Teleskopen mit einem Durchmesser von 13 m ist derzeit der empfindlichste Detektor für Gammastrahlen mit sehr hoher Energie. Diese werden in der Atmosphäre absorbiert und geben dort einen kurzlebigen Partikelschauer. Die H.E.S.S. Teleskope erkennen die schwachen, kurzen bläulichen Lichtblitze, die diese Partikel aussenden (genannt Cherenkov-Licht, dauert einige Milliardstel Sekunden) und sammeln das Licht mit großen Spiegeln, die auf extrem empfindliche Kameras reflektieren. Jedes Bild gibt die Position eines einzelnen Gammastrahlenphotons am Himmel an, und die gesammelte Lichtmenge gibt die Energie des anfänglichen Gammastrahls an. Der Aufbau der Bilder Photon für Photon ermöglicht H.E.S.S. Karten von astronomischen Objekten zu erstellen, wie sie in Gammastrahlen erscheinen.
Die H.E.S.S. Das Teleskoparray ist ein mehrjähriger Bauaufwand eines internationalen Teams von mehr als 100 Wissenschaftlern und Ingenieuren. Das Instrument wurde im September 2004 vom namibischen Premierminister Theo-Ben Guirab eingeweiht. Seine ersten Daten haben bereits zu einer Reihe wichtiger Entdeckungen geführt, darunter das erste astronomische Bild einer Supernova-Schockwelle bei den höchsten Gammastrahlenenergien.
Ursprüngliche Quelle: Max-Planck-Gesellschaft
