Akselerator partikel yang sangat kuat ditemukan di kepompong Cygnus

Wilayah Cygnus Cocoon dengan sumber foton hingga 100 TeV, bertepatan dengan gugus bintang masif muda Cygnus OB2. Kredit: IFJ PAN / HAWC

Di jantung Cygnus, salah satu rasi bintang terindah di langit musim panas, ia melampaui sumber partikel sinar kosmik berenergi tinggi: kepompong Cygnus. Sekelompok ilmuwan internasional di HAWC Observatory telah mengumpulkan bukti bahwa struktur astronomi yang luas ini adalah akselerator partikel alami terkuat di galaksi kita yang diketahui hingga saat ini.

Penemuan spektakuler ini adalah hasil kerja para ilmuwan di Cherenkov International High Altitude Gamma Ray Observatory (HAWC). Terletak di lereng gunung berapi Sierra Negra Meksiko, observatorium ini merekam partikel berenergi tinggi dan foton yang mengalir dari jurang luar angkasa. Di langit belahan bumi utara, sumber paling terang adalah wilayah yang dikenal sebagai Cygnus Cocoon. Di HAWC, ditetapkan bahwa foton dengan energi bahkan beberapa puluh kali lebih besar daripada yang direkam sebelumnya oleh detektor Fermi-LAT dan ARGO berasal dari Kepompong. Fakta ini menunjukkan bahwa Cygnus Cocoon adalah akselerator partikel terkuat yang sampai sekarang dikenal di Bima Sakti. Hasil penelitian, di mana para ilmuwan dari Institut Fisika Nuklir Akademi Ilmu Pengetahuan Polandia (IFJ PAN) di Krakow memainkan peran penting, disajikan dalam jurnal bergengsi tersebut. Astronomi Alam.

Cygnus Cocoon di konstelasi Cygnus

Cygnus X, salah satu daerah paling terang dan terdekat dari pembentukan bintang di galaksi (ditandai dengan warna merah), terletak di tengah Cygnus Cocoon, sebuah struktur astronomi luas yang menutupi area langit bumi dengan lebar sudut. dari empat cakram bulan. Kredit: IFJ PAN / Stellarium

“Penemuan berkat observatorium HAWC adalah elemen penting dari teka-teki ilmiah yang telah dikembangkan selama lebih dari seratus tahun, yang bertujuan untuk menguraikan sifat sinar kosmik, terutama ketika berbicara tentang partikel dengan energi tertinggi. . yang terjadi di galaksi kita, “kata Dr. Sabrina Casanova (IFJ PAN), penggagas analisis data terbaru dari wilayah Cygnus Cocoon dan rekan penulis pentingnya.

Cygnus Cocoon, sebuah struktur astronomi yang luas dengan diameter sekitar 180 tahun cahaya, berjarak 4,6 ribu tahun cahaya dari Matahari. Di langit kita, kita dapat menemukannya hampir persis di tengah konstelasi Cygnus, di mana ia menempati area dengan lebar sudut yang mirip dengan empat cakram Bulan. Ini adalah wilayah formasi bintang masif yang intens (dan akibatnya berumur pendek), dengan dua gugus bintang muda Cygnus OB2 dan NGC 6910.

“Detektor HAWC memiliki sensitivitas dan resolusi sudut yang lebih tinggi daripada perangkat jenis ini sebelumnya. Dengan penggunaannya, selama 1.343 hari pengamatan, kami merekam foton sinar gamma dengan energi hingga seratus teraelektronvolt, yang berasal dari arah gugus Cygnus OB2. Apa yang menjadi sumber radiasi energi tinggi ini? Tanya Dr. Casanova.

Observatorium Air Ketinggian Cherenkov (HAWC)

Observatorium sinar gamma Cherenkov Water High Altitude (HAWC), yang terletak di lereng gunung berapi Sierra Negra Meksiko. Kredit: Observatorium HAWC

Apa yang muncul dari analisis terbaru radiasi gamma yang mencapai bumi dari kepompong Cygnus adalah gambaran menarik tentang fenomena yang bersifat kompleks dan bertingkat. Sinar kosmik berenergi tinggi biasanya diperkirakan berasal dari sisa-sisa supernova, termasuk pulsar. Namun, dalam sisa-sisa supernova, proton atau elektron tidak memiliki cukup waktu untuk berakselerasi menjadi energi kinetik yang mencapai beberapa ratus teraelektronvolt. Tapi kemudian, dalam gugus muda bintang masif, turbulensi angin bintang yang kuat yang berinteraksi satu sama lain membantu membatasi partikel selama jutaan tahun. Beberapa partikel ini berpotensi memperoleh energi yang mencapai petaelektronvolt.

“Situasinya sangat rumit,” kata Dr. Casanova, dan menjelaskan: “Beberapa partikel diharapkan memperoleh energi yang sangat besar dalam asosiasi bintang masif ini berkat waktu kurungan yang lama, sebanding dengan satu juta tahun kehidupan, dari asosiasi itu sendiri. Tetapi semakin besar energi partikel, semakin pendek waktu kurungan. Kami perkirakan partikel energi yang lebih tinggi akan keluar dari cluster sebelum mereka memancarkan foton gamma yang dapat kita amati. Pertanyaannya adalah, di manakah energi percepatan maksimum? “

Pertanyaan kuncinya adalah sifat partikel yang bertanggung jawab atas emisi foton berenergi tinggi yang direkam di observatorium HAWC. Jika sumber foton adalah elektron, energinya harus beberapa kali lebih besar daripada energi foton. Namun, jika sumbernya adalah proton, energinya harus setinggi petaelektronvolt. Nilai ini seratus kali lebih tinggi dari energi tumbukan proton di dalam akselerator LHC.

“Analisis kami tidak memberikan kesimpulan yang jelas tentang asal mula foton dengan energi mencapai 100 TeV. Namun, ini menunjukkan favorit yang jelas: proton dengan energi ekstrem, dipercepat dalam tumbukan angin bintang dan kemudian memancarkan foton gamma saat bertabrakan dengan antarbintang. materi, “kata Dr. Casanova.

Jika pengamatan di masa depan mengkonfirmasi interpretasi saat ini, gugus bintang Cygnus OB2 di dalam Cygnus Cocoon akan menjadi yang terkuat dari semua akselerator di galaksi kita yang teridentifikasi sejauh ini.

Untuk informasi lebih lanjut tentang penelitian ini, lihat sinar kosmik paling energik yang terdeteksi di gugus bintang.

Referensi: “Pengamatan HAWC tentang percepatan sinar kosmik berenergi sangat tinggi di Cygnus Cocoon” oleh AU Abeysekara, A. Albert, R. Alfaro, C. Álvarez, JR Angeles Camacho, JC Arteaga-Velázquez, KP Arunbabu, D . Avila Rojas, HA Ayala Solars, V. Baghmanyan, I. Belmont-Moreno, SI BenZvi, R. Blandford, C. BRISBOIS, KS Caballero-Mora, T. Capistrán, A. Carramiñana, S. Casanova, U. Cotti, S Coutiño de Lleó, E. de la Fuente, R. Diaz Hernandez, BL Dingus, MA Duvernois, M. Durocher, JC Díaz-Vélez, RW Ellsworth, K. Engel, C. Espinoza, KL Fan, K. Fang, H Fleischhack , N. Fraija, A. Galván-Gámez, D. Garcia, JA García-González, F. Garfias, G. Giacinti, MM González, JA Goodman, JP Harding, S. Hernandez, J. Hinton, B. hona, Sr . Huang, F. Hueyotl-Zahuantitla, P. Hüntemeyer, A. Iriarte, A. Jardí-Blicq, V. Joshi, Sr. Kieda, A. Lara, WH Lee, H. Lleó Vargas, JT Linnemann, A EL Longinotti, G. Luis-Raya, J. Lundeen, K. Malone, O. Martinez, I. Martinez-Castellanos, J. Martínez-Castro , JA Matthews, P. Mirand a-Romagnoli, JA Morales-Soto, I. Moreno, M. Mostafá, A. Nayerhoda, L. Nellen, M. Newbold, MU Nisa, R. Noriega-Papaqui, L. Olivera-Nieto , N. Omodei, A. Peisker, I. Pérez Araujo, EG Pérez-Pérez, Z. Ren, CD Rho, Sr. Rosa-González, I. Ruiz-Velasco, H. Salazar, F. Salesa Greus, A. Sandoval, M. Schneider, H. Schoorlemmer, F. Serna, AJ Smith, RW Springer, P. Surajbali, K. Tollefson, I Torres, R. Torres-Escobedo, F. Ureña-Mena, T. Weisgarber, F. Werner, I. Willox, A. Zepeda, H. Zhou, C. De León dan JD Álvarez, 11 Maret 2021, Astronomi Alam.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01318-i

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

36 galaksi kerdil secara bersamaan memiliki “baby boom” bintang baru

Penemuan tak terduga Rutgers menantang teori modern tentang bagaimana galaksi tumbuh, dan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang alam semesta. Penulis: Universitas Rutgers-New Brunswick Sungguh...

Banyak pasien dengan COVID-19 menghasilkan respons imun yang menyerang jaringan dan organ mereka sendiri.

Sebuah studi yang dipimpin oleh University of Birmingham, yang didanai oleh Konsorsium Imunologi Coronavirus Inggris, menemukan bahwa banyak pasien dengan COVID-19 menimbulkan respons kekebalan...

Sains mudah dibuat: apa itu neutrino steril?

Neutrino steril adalah jenis neutrino khusus yang telah diusulkan untuk menjelaskan beberapa hasil eksperimen yang tidak terduga, tetapi belum ditemukan secara pasti. Para...

Kekeringan jangka panjang mengambil alih AS bagian barat – Tanah dan tanaman berjatuhan

5 Juni 2021 Untuk tahun kedua berturut-turut, kekeringan melanda sebagian besar wilayah Amerika Serikat dari Pegunungan Rocky hingga Pantai Pasifik. Untuk tahun kedua berturut-turut, kekeringan melanda...

Energi matahari dan angin dapat meredakan konflik di sekitar bendungan Renaisans Ethiopia di timur laut Afrika

Megaplatinum terletak di Ethiopia, dekat perbatasan dengan Sudan. Ini adalah pembangkit listrik tenaga air terbesar di Afrika. Penulis: © Google Sebuah studi baru...

Newsletter

Subscribe to stay updated.