Naučnici su dugo mislili da se gama zraci najveće energije u svemiru kovaju u intenzivnim pećima veoma aktivnih supermasivnih crnih rupa, daleko, daleko. Ali nova studija je pratila neke od ovih visokoenergetskih fotona do objekta mnogo bližeg nama.
V4641 Strelac je sistem udaljen oko 20.000 svetlosnih godina od Zemlje, u pravcu sazvežđa Strelac. Tamo, crna rupa sa masom od oko šest Sunaca izbacuje materijal sa džinovske zvezde od oko tri solarne mase – i proizvodi intenzivno zračenje poput kosmičkog akceleratora čestica.
Astronomi su sada otkrili fotone iz V4641 Strelca koji nose energiju do zapanjujućih 200 teraelektronvolti (TeV). Za referencu, to je 200 triliona puta više energije od vidljive svetlosti, i među fotonima najveće energije koje ćete pronaći u svemiru.
Poznato je da gama zraci oko ovog energetskog nivoa kruže oko kosmosa, ali naučnici su mislili da uglavnom potiču od kvazara – svetlih galaktičkih jezgara, u kojima supermasivne crne rupe oslobađaju ogromne količine energije dok neuredno žderu gas koji pada.
V4641 Sagittarii je ono što je poznato kao mikrokvazar, i kao što ime kaže, funkcioniše kao mini verzija običnog kvazara. Crna rupa je manja, izvor materije je manji, a zračenje koje emituju je manje. Ili barem, tako nam je govorilo konvencionalno razmišljanje.
„Fotoni otkriveni iz mikrokvazara obično imaju mnogo nižu energiju od onih iz kvazara“, kaže Sabrina Kazanova, sa Instituta za nuklearnu fiziku Poljske akademije nauka (IFJ PAN).
„Obično govorimo o vrednostima reda desetina gigaelektronvolta. U međuvremenu, primetili smo nešto sasvim neverovatno u podacima koje su zabeležili detektori opservatorije [Visoka voda Čerenkov]: fotoni koji dolaze iz mikrokvazara koji leži u našoj galaksije, a ipak nosi energiju desetine hiljada puta veću od tipične.“
Smeštena na strani ugašenog vulkana Sijera Negra u Meksiku, HAVC opservatorija gama zraka je dizajnirana da pokupi čestice posebno visoke energije koje dolaze iz svemira. Da bi to uradio, sastoji se od 300 velikih čeličnih rezervoara, punih prečišćene vode.
Ideja je da kada ove visokoenergetske čestice uđu u rezervoar, pokreću kaskadu drugih čestica koje putuju kroz vodu brže od svetlosti. Ovo stvara bljesak svetlosti nazvan Čerenkovljevo zračenje, koje je u suštini elektromagnetna verzija zvučnog udara.
Osetljivi detektori koji se nalaze u unutrašnjosti rezervoara hvataju ove bliceve i omogućavaju naučnicima da rade unazad kako bi otkrili koja vrsta naelektrisane čestice ih je pokrenula i iz kog pravca dolazi.
HAVC može da vidi 15 procenata neba u bilo kom trenutku i skeniraće dve trećine celog neba svaka 24 sata, praveći neku vrstu kosmičke mape. Na jednoj od ovih mapa se V4641 Strelac pojavio kao neočekivana svetla tačka gama zraka.
„Dok sam pregledao karte neba u potrazi za mojim sledećim projektom, primetio sam region pet stepeni udaljen od naše galaktičke ravni sa sjajnim emisijama koje nisu bile vidljive u prethodnim skupovima podataka“, kaže fizičar Sjaoji Vang.
„Nijedan izvor gama zraka nije identifikovan niti analiziran u ovom regionu – pa sam iskoristio priliku i vodio analizu.“
Nakon detaljnijeg pregleda, otkriveno je da je V4641 Sagittarii izvor ovih ultra visokoenergetskih gama zraka. Drugi mikrokvazari, kao što je SS 433, ranije su otkriveni kako izbacuju fotone pri energijama od preko 25 TeV, ali V4641 Strelac je sledeći nivo: proizvodio je zračenje na nivou sa redovnim kvazarima, što se ranije smatralo nemogućim.
Novo otkriće daje astronomima bolje razumevanje ne samo kosmičkog zračenja, već i samih kvazara. Fizika oko tih ogromnih objekata se odvija usporeno, tokom miliona godina – ali mikrokvazari vrše slične procese u vremenskim razmacima od dana. Oni su kao prirodni simulatori.
Istraživanje je objavljeno u časopisu Priroda.
