HAWC czyli nowe spojrzenie na wysoko-energetyczne niebo

dnia 19/04/2016
Widok 2/3 nieba w zakresie bardzo wysoko-energetycznego promieniowania gamma obserwowanego przez HAWC. Wiele źródeł widać w naszej galaktyce jak również w dwóch innych: Markarian 421 i Markarian 501. Źródło: HAWC Collaboration

Widok 2/3 nieba w zakresie bardzo wysoko-energetycznego promieniowania gamma obserwowanego przez HAWC. Wiele źródeł widać w naszej galaktyce jak również w dwóch innych: Markarian 421 i Markarian 501. Źródło: HAWC Collaboration

Stany Zjednoczone oraz Meksyk stworzyły wspólnie High Altitude Water Cherenkov (HAWC) Gamma-ray Observatory, za pomocą którego mogą obserwować najbardziej energetyczne zjawiska we Wszechświecie – pozostałości po śmierci masywnych gwiazd, świecące obłoki elektronów wokół ekstremalnie szybko obracających się gwiazd neutronowych czy supermasywne czarne dziury podczas pożerania materii i emitowania silnych dżetów cząsteczek. Te gwałtowne eksplozje emitują wysokoenergetyczne promieniowanie gamma oraz promienie kosmiczne, które mogą przemieszczać się na ogromne odległości – dzięki czemu jesteśmy w stanie dostrzec obiekty i zdarzenia daleko poza granicami naszej galaktyki.

W dniu wczorajszym naukowcy pracujący w obserwatorium HAWC opublikowali wyniki nowego przeglądu nieba pod kątem najbardziej energetycznych promieni gamma jakie kiedykolwiek udało się zaobserwować. Nowa mapa nieba, wykorzystująca dane zebrane od początku pracy obserwatorium w pełnej mocy (od marca), pozwala nam lepiej zrozumieć wysoko-energetyczne procesy zachodzące w naszej galaktyce i poza nią.

„HAWC pozwala nam na nowo spojrzeć na wysoko-energetyczne zjawiska na niebie,” mówi Jordan Goodman, profesor fizyki z University of Maryland oraz rzecznik prasowy zespołu HAWC. „Nowe dane zebrane przez HAWC pozwalają nam bardzo dokładnie przyjrzeć się naszej galaktyce, ujawniając przed nami źródła promieniowania wysokoenergetycznego i wcześniej niezauważone szczegóły już znanych źródeł.”

Naukowcy z zespołu HAWC zaprezentowali nowe dane obserwacyjne i mapę nieba 18 marca br. na spotkaniu American Physical Society.

Nowa mapa nieba obejmuje wiele nowych źródeł promieniowania gamma w Drodze Mlecznej. Dzięki temu, że HAWC obserwuje przestrzeń kosmiczną 24 godziny na dobę przez okrągły rok obejmując szerokie pole widzenia, obserwatorium jest w stanie obserwować wyższy zakres energii, szczególnie dla obiektów rozciągłych. Dodatkowo HAWC może monitorować niebo pod kątem występowania rozbłysków promieniowania gamma pochodzących ze źródeł w naszej galaktyce czy innych aktywnych galaktykach takich jak Markarian 421 czy Markarian 501.

Obserwacje HAWC wskazują, że znane już wcześniej źródło promieniowania gamma w Drodze Mlecznej - TeV J1930+188 jest dużo bardziej skomplikowane niż wcześniej uważano. Źródło: HAWC Collaboration

Obserwacje HAWC wskazują, że znane już wcześniej źródło promieniowania gamma w Drodze Mlecznej – TeV J1930+188 jest dużo bardziej skomplikowane niż wcześniej uważano. Źródło: HAWC Collaboration

Jeden z zestawów nowych obserwacji HAWC pozwala lepiej zrozumieć wysoko-energetyczną naturę obszaru Łabędzia (Cygnus) – gwiazdozbioru nieba północnego leżącego w płaszczyźnie Drogi Mlecznej. Znajduje się tam wiele gwiazd neutronowych oraz pozostałości po supernowych. Naukowcy z zespołu HAWC zaobserwowali wcześniej nieznane obiekty w obszarze Łabędzia, a obiekty widziane już wcześniej udało się zobrazować w większej rozdzielczości.

W regionie Drogi Mlecznej gdzie już wcześniej naukowcy zidentyfikowali pojedyncze źródło promieniowania gamma znane jako TeV J1930+188, HAWC dostrzegł kilka gorących źródeł wskazując, że region ten może być dużo bardziej skomplikowany niż wydawało się wcześniej.

„Badanie tych obiektów w zakresie wysokich energii może pozwolić nam poznać mechanizm powstawania promieniowania gamma, a także może w końcu uda nam się rozwiązać mającą już 100 lat zagadkę pochodzenia wysoko-energetycznych promieni kosmicznych, które bezustannie bombardują Ziemię,” mówi Goodman.

Kompletna sieć zbiorników detektora HAWC. Zdjęcie z grudnia 2014 roku. Źródło: HAWC Collaboration

Kompletna sieć zbiorników detektora HAWC. Zdjęcie z grudnia 2014 roku. Źródło: HAWC Collaboration

Obserwatorium HAWC – położone 4114 m n.p.m na zboczu meksykańskiego Volcan Sierra Negra – składa się z 300 zbiorników ultra-czystej wody. Każdy zbiornik zawiera około 200 000 litrów wody i wyposażony jest w cztery czujniki światła przymocowane do dna. Gdy promienie gamma lub promienie kosmiczne docierają do atmosfery ziemskiej, wywołują kaskadę naładowanych cząsteczek, a gdy te cząsteczki dosięgną wody w detektorach HWC, produkują stożkowy rozbłysk promieniowania znany jako promieniowanie Czerenkowa. Efekt ten podobny jest do gromu dźwiękowego powstającego przy przekraczaniu prędkości dźwięku przez samolot odrzutowy, ponieważ cząsteczki podróżują nieznacznie szybciej niż prędkość światła w wodzie gdy wchodzą do detektora.

Czujniki światła zapisują każdy rozbłysk promieniowania Czerenkowa wewnątrz zbiorników detektora. Porównując nanosekundowe różnice  w czasie dotarcia promieniowania do każdego z czterech czujników światła, naukowcy są w stanie odtworzyć kąt, z którego przybyła każda cząsteczka kaskady. Intensywność promieniowania wskazuje energię pierwotnej cząstki. Dzięki umieszczeniu aż 300 detektorów na obszarze większym od trzech boisk, HAWC może „obserwować” tego typu zjawiska ze stosunkowo dużą rozdzielczością.

„W przeciwieństwie do tradycyjnych teleskopów, dzięki HAWC mamy teraz instrument, który może obserwować 2/3 nieba w najwyższych energiach, w ciągu dnia i nocy,” mówi Andres Sandoval, rzecznik prasowy meksykańskiej części zespołu naukowego HAWC.

HAWC charakteryzuje się 15 razy wyższą czułością od swojego poprzednika – obserwatorium Milagro działającego w pobliżu Los Alamos w Nowym Meksyku do 2008 roku.

Źródło: University of Maryland / physorg

Dodaj komentarz