US Ads

понедельник

Телескоп Ферми обнаружил кокон космических лучей в созвездии Лебедя

Осенью в западной части неба с наступлением сумерек после захода солнца можно наблюдать созвездие Лебедя (Cygnus). По оценке американских астрономов, в этом созвездии находится одна из самых хорошо известных зон звездного строительства. Астрономы просматривают этот регион в диапазоне волн видимого излучения и могут наблюдать только штрихи зрелищной деятельности. Такая возможность возникает благодаря завесе из близлежащих пылевых облаков, образующих Великую Трещину (Great Rift), темный переулок, который разделяет наш Млечный Путь, слабое световое кольцо, обозначающее центральную плоскость нашей галактики.

Эта область звездообразования была открыта в 1950-х годах как диффузный радио источник и получила название Лебедь Х (Cygnus X). Данная область расположена в непосредственной близости от второй магнитудой звезды Гамма Лебедя (Gamma Cygni). В настоящее время исследования проводятся с использованием международного космического гамма-телескопа Ферми. Получая данные с этого телескопа, специалисты НАСА предположили, что вызывающий смятение чувств процесс рождения и смерти звезды в Лебедя Х управляется за счет быстродвижущихся частиц, называемых космическими лучами.


Карта созвездия Лебедь. Автор Denis Ibaev 2005.
Лицензия Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.
Источник http://ru.wikipedia.org

Космические лучи - это субатомные частицы, в основном протоны, которые движутся в космическом пространстве почти со скоростью света. Когда эти частицы путешествуют по галактике, они отклоняются магнитными полями. В процессе отклонения магнитные поля вступают с частицами в борьбу за их путь и делают невозможным для частиц вернуться к своему источнику.

Тем не менее, когда космические лучи сталкиваются с межзвездным газом, они производят гамма-лучи, т.е. самый энергичный и глубокий вид света. Именно этот свет путешествует к нам прямо из источника. Телескоп Ферми прослеживает гамма-излучения сигналов по всей галактике и помогает астрономам понять источники космических лучей, а также как они ускорились до таких высоких скоростей. Фактически, в этом заключается одна из основных целей миссии данного космического телескопа.

Лучшими кандидатами мест в галактике для ускорения космических лучей являются быстро расширяющиеся оболочки ионизированного газа и магнитного поля, связанные с взрывами сверхновых звезд. Для некоторых звезд их масса становится неизбежным ходом событий, поэтому самые массивные из них, известные как звезды типа О и В,  живут быстро и умирают молодыми.

Такие звезды являются относительно редкими и оказывают огромное влияние на свое окружение. Причина в том, что такие экстремальные звезды имеют массу, превышающую в 40 раз массу нашего Солнца, а их поверхностная температура в восемь раз более горячая, чем у нашего светила. Наиболее массивные звезды быстро разгоняют свои натальные газовые облака за счет интенсивного ультрафиолетового излучения и мощного оттока, известного как звездный ветер. Все это естественным образом ограничивает количество массивных звезд в том или ином космическом регионе.

Однако, вернемся к региону Лебедя Х. Эта звездная фабрика расположена на расстоянии около 4500 световых лет от Земли и, как полагают астрономы, содержит достаточно сырья, чтобы создать два миллиона таких звезд, как наше Солнце. В этом космическом регионе имеется много молодых звездных скоплений и несколько расползающихся групп связанных звезд типа О и В, называемых ОВ-ассоциациями. Одно из таких скоплений под названием Лебедь OB2 содержит 65 звезд О-типа, самого массивного, яркого и горячего типа, и почти 500 звезд В-типа.

Астрономы считают, что общая масса этой звездной ассоциации в 30000 раз больше, чем наше Солнце, что делает Лебедь OB2 крупнейшим объектом в своем роде в радиусе 6500 световых лет от нашей планеты. Некоторые из самых массивных звезд ассоциации достигли возраста в 5 миллионов лет и прожили достаточно долго, чтобы исчерпать свое топливо и взорваться как сверхновые.

Яркий свет и отток из монстрообразных звезд в Лебедя OB2 и от нескольких других соседних объединений и звездных скоплений буквально выкапывает огромное количество газа из их окрестностей. Звезды проживают в пределах полостей, заполненных горячим и тонким газом, находясь в окружении хребтов прохладного и плотного газа, где звезды сейчас формируются. Телескоп Ферми обнаружил интенсивное гамма-излучение в в пределах таких выдолбленных зон.

Материалы этого исследования с описанием результатов были опубликованы в ноябре 2011 года в журнале о науке Science. Соавторами публикации стали физик университета Падова и итальянского национального института ядерной физики Луиджи Тибалдо (Luigi Tibaldo), астрофизик университета Париж Дидро и французской комиссии по атомной энергии в Сакле Изабель Гренье ( Isabelle Grenier).

Луиджи Тибалдо сказал в публикации, что они наблюдали молодые космические лучи, обладающие энергией, сходной с производимыми самыми мощными ускорителями частиц на Земле. Эти лучи только начали свое галактическую путешествие, движутся зигзагами от их ускорителя и производят гамма-лучи при ударе о газ или свет в полостях. 

По мнению специалистов, энергия гамма-излучения указывает на экстремальный характер ускоренных частиц. Согласно полученным данным с телескопа Ферми и от наземных детекторов, энергия гамма-излучения достигает 100 миллиардов электронвольт. Для сравнения, энергия видимого света составляет всего 2 и 3 электронвольта. Несмотря на высокую энергию, окружающая космическая среда удерживает эти лучи, спутывая их с турбулентными магнитными полями, создаваемыми комбинированным оттоком из ряда престижных массовых звезд в регионе.

По мнению Изабель Гренье, эти ударные волны перемешивают газ, скручивая его в клубок, и запутывают магнитное поле в космическом масштабе не хуже джакузи. В результате молодые космические лучи, недавно выброшенные из своих ускорителей, в этой суматохе остаются в ловушке до тех пор, пока они не смогут просочиться в более тихие межзвездные регионы, где они смогут передаваться более свободно.

Хорошо известный остаток сверхновой в Гамма Лебедя был назван в честь его близости к звезде и также находится в этом регионе. Астрономы оценивают возраст этого остатка около 7000 лет. Команда телескопа Ферми считает возможным, что остаток сверхновой породил космические лучи, оказавшиеся в ловушке под названием "кокон" Лебедя Х. Также команда предлагает альтернативный сценарий, где частицы ускорились за счет повторного взаимодействия с ударными волнами, произведенными внутри кокона мощными звездными ветрами. 

Как отметил Тибалдо, требуется дополнительно исследовать, получили или потеряли энергию частицы внутри этого кокона. Но уже само существование кокона показывает, что история космических лучей содержит гораздо больше событий, чем случайное блуждание от своих источников.

Телескоп Ферми обеспечивает никогда еще ранее не виданное представление о ранних этапах жизни космических лучей, имевшихся задолго до того, как они распространятся по галактике в целом. Благодаря ему астрономам стало известно о десятке звездных скоплений, таких же молодых и богатых, как Лебедь OB2, включая два скопления Арки (Arches) и Квинтуплет (Quintuplet) вблизи центра нашей галактики Млечный Путь. Энергетические гамма-лучи были обнаружены в непосредственной близости от некоторых из них, так что, возможно, они тоже представляют собой загоны для космических лучей в виде коконов высоких энергий.

Программа НАСА "Телескоп Ферми" представляет собой партнерство в области астрофизики и физики элементарных частиц. Программа была разработана в сотрудничестве с Департаментом энергетики США и находится под управлением НАСА Центра космических полетов Годдарда (Гринбелт, штат Мэриленд, США). Важную роль в разработке программы оказали научные учреждения и партнеры во Франции, Германии, Италии, Японии, Швеции и самих Соединенных Штатах. 

Источник

Вышеизложенная история основана на материалах NASA, In The Heart Of Cygnus, NASA's Fermi Reveals A Cosmic-ray Cocoon. 11.28.11.
http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/cygnus-cocoon.html

Примечание. Материал мог быть отредактирован для содержания и длины текста статьи. Для дальнейшей информации обращайтесь по указанному источнику.

YouTube Видео

Название: Экскурсия к звездной фабрике созведия лебедя Х.
Канал: NASAgovVideo

Инфо: Видеоролик показывает оптические и инфракрасные изображения созвездия Лебедя, а также радио, инфракрасные и гамма-лучевые изображения региона Лебедя Х.