science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Onderzoekers bepalen de locatie van extreem energetische deeltjes in een ruimtelamantijn

Krediet:SAMAR SAFI-HARB ET AL. (2022)

Een internationaal team van astrofysici heeft de locatie geïdentificeerd waar krachtige en zeer energetische röntgenstralen de ruimte in worden geschoten vanuit een gebied in de ruimte in de vorm van een gigantisch waterzoogdier dat een lamantijn wordt genoemd. Ze ontdekten dat het spectrum van het object op deze locatie aantoont dat er een "niet-klassiek versnellingsproces" is waarbij deeltjes worden geïnjecteerd en opnieuw worden versneld in immens krachtige energiestralen die worden uitgezonden door een zwart gat. Maar maak je geen zorgen dat het ons bestraalt, want het is meer dan 100.000.000.000.000.000 kilometer van ons verwijderd.

Het is al lang bekend dat het astronomische object dat bekend staat als SS 433 een zwart gat herbergt dat energie-uitbarstingen veroorzaakt over de Melkweg door stralen van zeer energetische deeltjes. Beschouwd als de eerste bekende microquasar, bevindt hij zich in het midden van wat er nog over is van een ontplofte ster in het sterrenbeeld Aquila, hoog aan de zomernachthemel.

"Dit fascinerende systeem ziet eruit als een prachtige lamantijn in de ruimte en vertegenwoordigt het enige bekende supernova-overblijfsel in onze melkweg (van de ongeveer 400 van dergelijke objecten) met een zwart gat", zegt UM-astrofysicus Dr. Samar Safi-Harb, Tier 1 Canada Research Chair in Extreme Astrophysics en hoofdauteur van het artikel met wetenschappers uit Canada, de VS, Europa en Zuid-Korea.

UM-teamlid en afstudeerder Brydyn Mac Intyre hielp bij het maken van een opvallend kleurenbeeld van dit opmerkelijke astronomische object. De uitbarstingen van energie eindigen bij twee "oorlellen" die gloeien op radiogolflengten, gebeeldhouwd door jets die met een kwart van de snelheid van het licht door de ruimte ploegen. "De ruimte langs het pad van de jets gloeit schitterend in röntgen- en gammastraling met hoge energie op tientallen lichtjaren afstand van het zwarte gat, maar niet zichtbaar voor het blote oog", zegt Mac Intyre.

SS 433 is zo krachtig dat astrofysici hebben gezocht naar hoogenergetische gammastraling uit het gebied. Eind jaren negentig stelde Safi-Harb voor dat dit systeem deeltjes versnelt tot energieën die hoger zijn dan wat kan worden bereikt in de krachtigste deeltjesversnellers op aarde. Het duurde bijna 20 jaar voordat hoogenergetische gammastraling werd gedetecteerd; in 2018 kondigden onderzoekers van het High-Altitude Water Cherenkov Observatory de ontdekking aan van hoogenergetische TeV (Tera-elektron-volt) gammastraling van het systeem. De plaats van de deeltjesversnelling kon tot nu toe echter niet worden vastgesteld.

Met behulp van de XMM-Newton-satelliet van de European Space Agency en de NuSTAR-satelliet van NASA, moderne in een baan om de aarde draaiende röntgentelescopen, gecombineerd met gegevens verkregen van NASA's Chandra-röntgentelescoop, kon dit team van onderzoekers de locatie van de 'moeilijkste' (of hoogste energie) Röntgenstralingsgebied nabij SS 433, vermoedelijk het begin van de oostelijke jet-emissie op grote schaal.

Dr. Kaya Mori, medewerker en astrofysicus van de Columbia University in New York, zegt dat deze krachtige energiebron, waarvan nu wordt aangenomen dat hij deeltjes versnelt tot zeer hoge energieën, een sterke kandidaat is voor een kosmische PeVatron, een bron die kosmische straling versnelt tot Peta -elektron volt energieën, of 1.000.000.000.000.000 volt.

"Gezien de ongebruikelijke aard van het spectrum en de locatie van de bron, daagt deze ontdekking de theorie van deeltjesversnelling uit en wijst op injectie en heractivering van de SS 433-jets op grote afstanden, bijna 100 lichtjaar verwijderd van het zwarte gat", zegt Safi. -Harb.

Ze voegt eraan toe:"SS 433 leert ons over, en zoomt in op, het zeldzame geval van een supernovarest aangedreven door een zwart gat, microquasars, ultralichtgevende röntgenbronnen (een groeiende klasse van röntgenstraling uitzendende bronnen waarvan de aard waarover wordt gedebatteerd) en is een microversie van een actief sterrenstelsel."

De onderzoekers maakten de ontdekking bekend in een paper dat werd geaccepteerd voor publicatie in het Astrophysical Journal , zal binnenkort worden gepresenteerd op het International Symposium on High-Energy Gamma-Ray Astronomy in Barcelona. + Verder verkennen

Quasar-jets zijn deeltjesversnellers van duizenden lichtjaren lang