Većina ljudi koji se zanimaju za astronomiju zna za Rakovu maglicu. To je ostatak supernove u zviježđu Bika, a njegova slika je posvuda. Google 'Hubble slike' i tu je s drugim omiljenim ljudima, poput Stupovi stvaranja .
Rakova maglica jedan je od najproučavanijih objekata u astronomiji. To je najsvjetliji izvor gama zraka na nebu i ta činjenica se koristi za utvrđivanje funkcije novog teleskopa nazvanog Schwarschild-Couderov teleskop.
Supernova koja je napustila Rakova maglica iza eksplodirala prije otprilike tisuću godina, 1054. Zove se SN 1054 , a kineski astronomi zabilježili su događaj. Nekoliko drugih kultura diljem svijeta također je to zabilježilo. Iz nekog razloga o tome se u Europi u to vrijeme slabo ili uopće ne spominje.
Sama Rakova maglica je plinska školjka koja se širi, koju izbaci zvijezda koja eksplodira, a kreće se prema van brzinom od 1500 kilometara u sekundi (930 mi/s), ili 0,5% brzine svjetlosti. Unutar maglice je Pulsar od rakova . Kada je 1968. prvi put otkriven pulsar rakova, bio je to prvi put da je pulsar povezan sa supernovom.
Rakova maglica viđena u radio , infracrveni , vidljivo svjetlo , ultraljubičasto , X-zrake , i gama-zrake (8. ožujka 2015.). Zasluga slike: na temelju datoteke:Crab Nebula in multiwavelength.png autora Torres997: javna domena, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=38800932
Crab Pulsar emitira izlazeći relativistički vjetar koji stvara sinkrotronsko zračenje. Kako to zračenje udara u materijal u okolnoj maglici, ono stvara moćne emisije gama zraka.
I tu je novorazvijeno prototip Schwarzschild-Couder teleskopa (pSCT) dolazi.
'Uspostavili smo ovu novu tehnologiju, koja će mjeriti gama zrake s izuzetnom preciznošću, omogućujući buduća otkrića.'
Justin Vandenbroucke, izvanredni profesor na Sveučilištu Wisconsin.
pSCT je novi dizajn teleskopa koji razvija Čerenkovljev teleskopski niz konzorcij. CT Array će sadržavati preko sto zemaljskih teleskopa koji promatraju dio gama-zraka elektromagnetskog spektra. pSCT je ključan za taj napor, a ovo promatranje gama zraka iz Rakovice maglice je primamljiv okus onoga što dolazi.
Ako razmišljate: „Čekaj malo. Gama zrake ne mogu doprijeti do Zemlje', u pravu ste. The Opservatorij Compton Gamma Ray , i Svemirski teleskop Fermi Gamma Ray , radili su svoj posao u Zemljinoj orbiti, iznad interferentne atmosfere. To je zato što gama-zrake ne mogu doprijeti do površine Zemlje.
Ali kada gama-zrake stupe u interakciju s atmosferom, proizvode ono što se zove Čerenkovsko zračenje . I Čerenkovsko zračenje se može promatrati.
Gama zrake se mogu lako detektirati u svemiru. 1991. godine svemirski shuttle Atlantis lansirao je Compton Gamma Ray Observatory. Na ovoj slici zvjezdarnica se udaljava od Atlantide nakon lansiranja. Zasluge za sliku: NASA/Ken Cameron – https://www.nasa.gov/image-feature/april-7-1991-deployment-of-breakthrough-gamma-ray-observatory (veza na sliku), Public Domain, https: //commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=48049410
Čerenkovsko zračenje gama zraka koje udara u atmosferu je preslabo da bi se moglo vidjeti ljudskim očima. No, novi pSCT inovativan je dio tehnologije, dizajniran imajući na umu Čerenkovljevo zračenje. Otkrivanjem kaskade Čerenkovljevog zračenja nastalog kada gama zrake udare u Zemljinu atmosferu, istraživači mogu naučiti o gama zrakama i njihovim izvorima.
“Rakova maglica je najsvjetliji stalni izvor TeV, ili vrlo visoke energije, gama zraka na nebu, pa je njezino otkrivanje izvrstan način dokazivanja pSCT tehnologije”, rekao je Justin Vandenbroucke, izvanredni profesor na Sveučilištu Wisconsin. 'Vrlo visokoenergetske gama zrake su fotoni najviše energije u svemiru i mogu otkriti fiziku ekstremnih objekata uključujući crne rupe i moguće tamnu tvar', rekao je Vandenbroucke u priopćenje za javnost .
Razvoj pSCT i CT polja obećava početak novog doba u promatranju gama zraka i astronomiji gama zraka.
Gosti inauguracije pSCT-a u siječnju 2019. okupljaju se ispred teleskopa.
Zasluge: Deivid Ribeiro, Sveučilište Columbia.
“Uspostavili smo ovu novu tehnologiju, koja će mjeriti gama zrake s izuzetnom preciznošću, omogućujući buduća otkrića”, rekao je Vandenbroucke. “Astronomija gama zraka već je u središtu nove astrofizike s više glasnika, a SCT tehnologija će je učiniti još važnijim igračem.”
Visokoenergetska gama-astronomija relativno je mlado područje. Gama zrake imaju energiju fotona iznad 100 keV (kiloelektron volti). Mogu se kretati od tamo do onoga što se naziva ultravisoke energije gama zraka , gdje energija fotona može biti veća od sto TeV. Postojanje ovih zraka potvrđeno je tek 2019. godine, a središte Rakovine maglice bio je njihov izvor.
“Prije nešto više od tri desetljeća, TeV gama zrake su prvi put otkrivene u svemiru, iz Rakova maglice, na istoj planini na kojoj se danas nalazi pSCT”, rekao je Vandenbroucke. “Bio je to pravi proboj, otvaranje kozmičkog prozora sa svjetlom koje je trilijun puta energičnije nego što možemo vidjeti svojim očima. Danas koristimo dvije zrcalne površine umjesto jedne, te najsuvremenije senzore i elektroniku za proučavanje ovih gama zraka s izvrsnom razlučivosti.”
Rentgenska slika Rakova maglice i pulsara. Gama zrake nastaju kada relativističko sinkrotronsko zračenje iz pulsara udari u materijal u maglici. Slika rendgenskog opservatorija Chandra, NASA/CXC/SAO/F. Seward.
pSCT je verzija s dvostrukim zrcalom prethodnih Čerenkovljevih teleskopa. Dvostruka zrcala predstavljaju veliki tehnološki skok u promatranju vrlo visoke energije gama zraka. Dodavanje sekundarnog zrcala omogućuje bolju detekciju slabih izvora gama zraka i veće detalje slike.
'Uspješno smo razvili način na koji se gama astronomija radila tijekom posljednjih 50 godina, što je omogućilo izvođenje studija u mnogo kraćem vremenu', rekao je Wystan Benbow, direktor VERITAS-a, još jednog teleskopa za promatranje Čerenkova. “Nekoliko budućih programa posebno će imati koristi, uključujući istraživanja neba gama zraka, proučavanje velikih objekata kao što su ostaci supernove i traženje višeglasnika astrofizičkih neutrina i događaja gravitacijskih valova.”
Karta neba snimljena pSCT-om nad područjem u središtu Rakovine maglice, otkrivanje Rakovine maglice označene u sredini.
Zasluga: CTA/SCT partnerstvo.
“Prvi smo predložili ideju o primjeni ovog optičkog sustava na TeV gama-astronomiju prije gotovo 15 godina, a moji kolege i ja smo izgradili tim u SAD-u i na međunarodnoj razini kako bismo dokazali da ova tehnologija može funkcionirati,” rekao je prof. Vladimir Vasiliev, Glavni istraživač, pSCT. “Ono što je nekoć bilo teoretsko ograničenje za ovu tehnologiju, sada nam je nadohvat ruke, a stalna poboljšanja tehnologije i elektronike dodatno će povećati našu sposobnost detekcije gama zraka pri rezolucijama i brzinama o kojima smo nekada samo sanjali.”
Ono što je uzbudljivo kod SCT-a je način na koji se može koristiti za proučavanje problema u kozmologiji i astrofizici. Ova detekcija gama-zraka iz razumljivog izvora gama-zraka bila je samo test, kalibracija, a ako su ovdje citirani znanstvenici uzbuđeni, lako je shvatiti zašto.
Prema supersimetriji, čestice tamne materije poznate kao neutralini (koje se često nazivaju WIMP-i) međusobno se anihiliraju, stvarajući kaskadu čestica i zračenja koje uključuje gama zrake srednje energije. Schwarschild-Couder teleskop će ih, nadamo se, moći otkriti. Zasluge: Sky & Telescope / Gregg Dinderman.
Vodeće pitanje u kozmologiji tiče se prirode tamne tvari. Jedna od hipoteza o prirodi tamne materije je WIMPs, masivne čestice slabog međusobnog djelovanja. (Također se nazivaju i neutralini.) Neke teorije navode da kada WIMP-ovi stupe u interakciju, oni poništavaju, proizvodeći gama zrake. Niz SCT-ova može se koristiti za ispitivanje područja u svemiru gdje je tamna tvar vrlo gusta. A SCT je dovoljno osjetljiv da otkrije ove signale.
Hoće li nam SCT pomoći riješiti misterij tamne tvari? Znanstvenici se nadaju da će, u kombinaciji s drugim naporima poput Veliki hadronski sudarač i podzemni WIMP detektori, mogu napraviti pravi napredak.
pSCT se nalazi u opservatoriju Fred Lawrence Whipple u Amadu, Arizona. Konzorcij koji stoji iza toga—nazvan Konzorcij Čerenkovljevog teleskopa—međunarodni je napor za razvoj astronomije gama zraka sa zemaljskim zvjezdarnicama. Sastoji se od 11 zasebnih zemalja i ESO-a.
Više:
- Priopćenje za javnost: Znanstvenici su otkrili rakovu maglicu pomoću inovativnog teleskopa gama zraka, dokazujući održivost tehnologije
- CTA opservatorij: Izvori gama zraka
- Svemir danas: Tamna materija mogla bi biti izvor gama zraka koje dolaze iz središta Mliječne staze