znanost 3.10.2017 15:02

Znanstveniki korak bliže razumevanju skrivnosti izvora kozmičnih delcev ekstremnih energij

Ljubljana, 3. oktobra - Mednarodna skupina znanstvenikov je ugotovila, da kozmični delci ekstremnih energij prihajajo iz izvorov izven naše galaksije. S tem so se približali razrešitvi več kot 50 let stare uganke izvora teh delcev. V raziskavah so sodelovali tudi slovenski raziskovalci z Univerze v Novi Gorici in Instituta Jožef Stefan (IJS).

Ljubljana.
Skupina slovenskih raziskovalcev, ki sodelujejo v mednarodni kolaboraciji observatorija Pierre Auger.
Danilo Zavrtanik, Lili Yang, Ahmed Saleh, Marta Trini, Gašper Kukec Mezek, Sergey Vorobyev, Andrej Filipčič, Marko Zavrtanik in Samo Stanič.
Foto: Unvierza v Novi Gorici

Ljubljana.
Detektorji Čerenkove svetlobe, ki so del sklopa 1.660 talnih detektorjev observatorija Pierre Auger, so za ilustracijo velikosti observatorija prenešeni na zemljevid Slovenije kot rdeče in sive točke.
Foto: Univerza v Novi Gorici

Rezultat je po navedbah Univerze v Novi Gorici revolucionaren, saj je vprašanje, kako in kje nastajajo kozmični delci ekstremnih energij - znotraj naše galaksije ali izven nje - odprto že več kot petdeset let. Izsledke raziskav, ki temeljijo na več kot 10-letnih meritvah, so objavili v prestižni reviji Science.

Po mnenju sedanjega predstojnika mednarodne skupine Pierre Auger, profesorja Karl-Heinz Kamperta z Univerze v Wuppertalu, "smo sedaj bistveno bliže razumevanju dolgoletne uganke, kje in kako kozmični delci ekstremnih energij nastajajo. Naša meritev ponuja nedvoumen dokaz, da so izvori izven naše galaksije".

Izsledki raziskav skupine mednarodnega sodelovanja Pierre Auger kažejo, da kozmični delci z večmilijonkrat višjimi energijami, kot jih imajo protoni v velikem hadronskem trkalniku (LHC) v Cernu, prihajajo iz izvorov izven naše galaksije.

Med najverjetnejše kraje njihovega nastanka sodijo aktivna galaktična jedra - to so središča galaksij, v katerih se skrivajo črne luknje, ki požirajo snov iz okolice.

Meritve zaenkrat še ne morejo natančno identificirati samih izvorov. Delci se namreč pri obravnavanih energijah občutno odklanjajo v magnetnem polju naše galaksije, to pa pravo lokacijo izvora na nebu "premakne" glede na izmerjeno, so pojasnili na univerzi.

V načrtu je zato nova, natančnejša študija pri še višjih energijah, z uporabo ene same izbrane vrste kozmičnih delcev - protonov, na katere ima magnetno polje kar najmanjši vpliv. Študijo bo omogočila nadgradnja observatorija Pierre Auger, ki bo končana v letu 2018.

"Z nadgrajenim observatorijem se odpirajo nove možnosti vrhunskih raziskav in mednarodnih izkušenj tudi slovenskim študentom, ki se bodo odločili za študij fizike in astrofizike na Univerzi v Novi Gorici," je ob tem dejal Danilo Zavrtanik, rektor Univerze v Novi Gorici ter vodja slovenskih raziskovalcev v observatoriju Pierre Auger.

Objava v reviji Science temelji na več kot desetletnem naboru meritev observatorija Pierre Auger v Argentini, največjega detektorja za kozmične delce na svetu. V mednarodni skupini Pierre Auger sodeluje več kot 400 znanstvenikov, inženirjev in tehnikov iz 18 držav sveta. Skupina slovenskih raziskovalcev je v njej aktivna že od nastajanja idejne zasnove observatorija leta 1994.

Poleg Zavratnika so člani slovenske skupine v skupini Pierre Auger tudi Samo Stanič, Sergey Vorobyev, Lili Yang, Ahmed Saleh, mlada raziskovalca Gašper Kukec Mezek in Marta Trini z Univerze v Novi Gorici ter Andrej Filipčič in Marko Zavrtanik z IJS. Raziskovalno delo slovenske skupine finančno podpira Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije.

Observatorij Pierre Auger

Temeljni kamen observatorija so položili 17. marca 1999 v argentinski provinci Mendoza, kjer od januarja 2004 neprekinjeno meri lastnosti kozmičnih delcev ekstremnih energij.

Kozmični delci ekstremnih energij so protoni in atomska jedra različnih elementov, od helija do železa, ki skozi vesolje potujejo skoraj s svetlobno hitrostjo. So izredno redki, saj Zemljo zadene le okoli en tak delec na kvadratni kilometer na stoletje, tako da je za študij njihovih lastnosti in izvorov potreben ogromen detektor.

Observatorij Pierre Auger določa lastnosti kozmičnih delcev ekstremnih energij z meritvami plazov nabitih delcev, nastalih ob trkih z atomskimi jedri atmosferskih plinov, v kar 45.000 kubičnih kilometrih zemeljske atmosfere nad njim.

Detektorski sistem sestavljata mreža 1660 talnih detektorjev, razporejenih na površini 3000 kvadratnih kilometrov ter 24 posebnih teleskopov za meritev šibke fluorescenčne svetlobe, ki jo plazovi povzročajo.