Hình ảnh tia gamma của khu vực trung tâm thiên hà được chụp bởi H.E.S.S. Nhấn vào đây để phóng to
Các nhà vật lý thiên văn sử dụng H.E.S.S. Những tia gamma này được cho là kết quả từ các hạt tia vũ trụ thậm chí còn mạnh mẽ hơn, thấm vào toàn bộ Thiên hà của chúng ta, đâm vào các đám mây. Tuy nhiên, nhờ độ nhạy cực cao của thiết bị HESS trong dải năng lượng này, các phép đo chính xác về cường độ và năng lượng của các tia gamma này cho thấy thêm rằng ở khu vực trung tâm của Thiên hà chúng ta, các hạt tia vũ trụ này thường mạnh hơn năng lượng rơi lên bầu khí quyển của trái đất. Những lý do có thể khiến các tia vũ trụ được tăng cường và có năng lượng cao hơn ở trung tâm Thiên hà của chúng ta bao gồm tiếng vang của siêu tân tinh phát nổ khoảng mười nghìn năm trước, hoặc một vụ nổ hạt gia tốc từ lỗ đen siêu lớn ở chính giữa Thiên hà của chúng ta .
Tia gamma giống với ánh sáng bình thường hoặc tia X, nhưng mạnh mẽ hơn nhiều. Ánh sáng nhìn thấy có năng lượng khoảng một electronvolt (1 eV), theo thuật ngữ của nhà vật lý học. Tia X là hàng ngàn đến hàng triệu eV. H.E.S.S. phát hiện các photon tia gamma năng lượng rất cao với năng lượng một triệu triệu eV, hoặc một teraelectronvolt. Những tia gamma năng lượng cao này khá hiếm; ngay cả đối với các nguồn vật lý thiên văn tương đối mạnh, chỉ có khoảng một tia gamma mỗi tháng chạm một mét vuông trên đỉnh của bầu khí quyển Trái đất.
Các hạt năng lượng cao từ không gian liên tục bắn phá bầu khí quyển Trái đất từ mọi hướng. Năng lượng của họ vượt xa, cho đến nay, những năng lượng có thể đạt được bằng cách sử dụng máy gia tốc hạt nhân tạo. Tia vũ trụ được phát hiện vào năm 1912 bởi Victor Hess, và trong khi chúng đã được nghiên cứu rộng rãi trong gần một thế kỷ, nguồn gốc của chúng - thường được tuyên bố là một trong những chủ đề chính của vật lý thiên văn - vẫn chưa được hiểu rõ. Một kết quả ban đầu quan trọng của H.E.S.S. thí nghiệm đã phát hiện ra sóng xung kích vụ nổ siêu tân tinh [1] như là một địa điểm gia tốc hạt cực mạnh
Trong một ấn phẩm gần đây trên tạp chí Nature, H.E.S.S. sự hợp tác đã báo cáo về việc phát hiện ra tia gamma từ một đám mây khí gần trung tâm Dải Ngân hà của chúng ta. Những đám mây khí hydro khổng lồ này bao gồm một lượng khí tương đương với 50 triệu lần khối lượng mặt trời. Với H.E.S.S. Kính viễn vọng tia gamma, lần đầu tiên có thể cho thấy những đám mây này đang phát sáng trong các tia gamma năng lượng rất cao.
Một vấn đề quan trọng trong sự hiểu biết của chúng ta về các tia vũ trụ là sự phân bố của chúng trong không gian. Chúng có thấm vào toàn bộ Thiên hà một cách đồng đều hay mật độ và sự phân bố năng lượng của chúng thay đổi tùy thuộc vào một vị trí trên Trái đất (ví dụ, do sự gần gũi của các máy gia tốc hạt vũ trụ)? Các phép đo trực tiếp của các tia vũ trụ chỉ có thể được thực hiện trong hệ mặt trời của chúng ta, nằm cách trung tâm của thiên hà khoảng 25.000 năm ánh sáng. Tuy nhiên, một bộ lọc con cho phép các nhà vật lý thiên văn điều tra các tia vũ trụ ở những nơi khác trong Thiên hà; khi một hạt tia vũ trụ va chạm với hạt khí liên sao, tia gamma được tạo ra.
Phần trung tâm của Thiên hà của chúng ta là một vườn thú thiên văn phức tạp, chứa các ví dụ về mọi loại vật thể kỳ lạ được các nhà thiên văn học biết đến, chẳng hạn như tàn dư của vụ nổ siêu tân tinh và lỗ đen siêu lớn. Nó cũng chứa một lượng lớn khí liên sao, có xu hướng đóng thành mây. Nếu các tia gamma được phát hiện từ hướng của đám mây khí như vậy, các nhà khoa học có thể suy ra mật độ của các tia vũ trụ tại vị trí của đám mây. Cường độ và sự phân bố năng lượng của các tia gamma này phản ánh cường độ của các tia vũ trụ.
Ở mức năng lượng thấp, khoảng 100 triệu electronvolts (máy gia tốc nhân tạo đạt năng lượng lên tới 1.000.000 triệu electron), kỹ thuật này đã được vệ tinh EGRET sử dụng để lập bản đồ các tia vũ trụ trong Thiên hà của chúng ta. Ở những năng lượng thực sự cao - miền thực sự của máy gia tốc tia vũ trụ - không có thiết bị nào đủ nhạy đến mức để nhìn thấy những đám mây khí giữa các vì sao tỏa sáng trong những tia gamma năng lượng rất cao. lần đầu tiên đã chứng minh sự hiện diện của các tia vũ trụ ở khu vực trung tâm này của Thiên hà chúng ta.
H.E.S.S. dữ liệu cho thấy mật độ của các tia vũ trụ vượt quá mức đó trong vùng lân cận mặt trời bởi một yếu tố quan trọng. Thật thú vị, sự khác biệt này tăng lên khi chúng ta tăng năng lượng, ngụ ý rằng các tia vũ trụ đã được tăng tốc gần đây. Vì vậy, những dữ liệu này gợi ý rằng các đám mây được chiếu sáng bằng máy gia tốc tia vũ trụ gần đó, hoạt động trong mười nghìn năm qua. Các ứng cử viên cho các máy gia tốc như vậy là một vụ nổ sao khổng lồ dường như đã nổ ra gần trái tim của thiên hà của chúng ta trong lịch sử gần đây một trang web tăng tốc khác có thể là lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của thiên hà. Jim Hinton, một trong những nhà khoa học tham gia khám phá, kết luận rằng Đây chỉ là bước đầu tiên. Tất nhiên chúng tôi đang tiếp tục hướng các kính viễn vọng của mình vào trung tâm của Thiên hà và sẽ làm việc chăm chỉ để xác định vị trí tăng tốc chính xác - Tôi chắc chắn rằng sẽ có những khám phá thú vị hơn nữa.
Nhóm Hệ thống lập thể năng lượng cao (H.E.S.S.) bao gồm các nhà khoa học đến từ Đức, Pháp, Anh, Cộng hòa Séc, Ireland, Armenia, Nam Phi và Namibia.
Kết quả thu được bằng cách sử dụng kính viễn vọng Hệ thống lập thể năng lượng cao (H.E.S.S.) ở Namibia, phía tây nam châu Phi. Hệ thống gồm bốn kính viễn vọng đường kính 13 m này hiện là máy dò nhạy nhất của tia gamma năng lượng rất cao. Chúng được hấp thụ trong khí quyển, nơi chúng tạo ra một cơn mưa hạt ngắn. H.E.S.S. Kính viễn vọng phát hiện những tia sáng mờ nhạt, ngắn, những hạt này phát ra (có tên là ánh sáng Cherenkov, kéo dài vài phần tỷ giây), thu ánh sáng bằng những tấm gương lớn phản chiếu vào các camera cực nhạy. Mỗi hình ảnh cho vị trí trên bầu trời của một photon tia gamma duy nhất và lượng ánh sáng thu được cung cấp năng lượng của tia gamma ban đầu. Xây dựng hình ảnh photon-by-photon cho phép H.E.S.S. để tạo ra các bản đồ của các vật thể thiên văn khi chúng xuất hiện trong các tia gamma.
H.E.S.S. mảng kính viễn vọng thể hiện nỗ lực xây dựng nhiều năm của một nhóm quốc tế gồm hơn 100 nhà khoa học và kỹ sư. Công cụ này đã được khánh thành vào tháng 9 năm 2004 bởi Thủ tướng Namibia, Theo-Ben Guirab, và dữ liệu đầu tiên của nó đã dẫn đến một số khám phá quan trọng, bao gồm hình ảnh thiên văn đầu tiên về sóng xung kích siêu tân tinh ở năng lượng tia gamma cao nhất.
Nguồn gốc: Xã hội Max Planck
