CNRS, జర్మన్ విశ్వవిద్యాలయాల కన్సార్టియం మరియు HESS అబ్జర్వేటరీలో పనిచేస్తున్న Max-Planck-Institut für Kernphysik శాస్త్రవేత్తలు ఇటీవల భూమిపై నమోదు చేయబడిన అత్యధిక శక్తులతో ఎలక్ట్రాన్లు మరియు పాజిట్రాన్‌లను గుర్తించారు. అవి భారీ మొత్తంలో శక్తిని విడుదల చేసే కాస్మిక్ ప్రక్రియల సాక్ష్యాలను అందిస్తాయి, వీటి మూలాలు ఇంకా తెలియవు. ఈ ఫలితాలు నవంబర్ 18న పత్రికలో ప్రచురించబడతాయి భౌతిక సమీక్ష లేఖలు.
విశ్వం అత్యంత శీతల ఉష్ణోగ్రతల నుండి సాధ్యమయ్యే అత్యధిక శక్తి వనరుల వరకు విపరీతమైన వాతావరణాలతో నిండి ఉంది. పర్యవసానంగా, సూపర్నోవా అవశేషాలు, పల్సర్లు మరియు క్రియాశీల గెలాక్సీ కేంద్రకాలు వంటి విపరీతమైన వస్తువులు చార్జ్డ్ కణాలు మరియు గామా కిరణాలను చాలా ఎక్కువ శక్తితో విడుదల చేయగలవు, తద్వారా అవి నక్షత్రాలలో అణు సంయోగం ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన శక్తిని అనేక ఆర్డర్‌ల పరిమాణంలో మించిపోతాయి.
భూమిపై కనుగొనబడిన గామా కిరణాలు ఈ మూలాల గురించి మనకు చాలా తెలియజేస్తాయి, ఎందుకంటే అవి అంతరిక్షంలో ఎటువంటి ఇబ్బంది లేకుండా ప్రయాణిస్తాయి. అయినప్పటికీ, కాస్మిక్ కిరణాలు అని కూడా పిలువబడే చార్జ్డ్ కణాల విషయంలో, విషయాలు మరింత క్లిష్టంగా ఉంటాయి ఎందుకంటే అవి విశ్వంలో ప్రతిచోటా ఉన్న అయస్కాంత క్షేత్రాల ద్వారా నిరంతరం బఫెట్ చేయబడతాయి మరియు భూమిని ఐసోట్రోపికల్‌గా ప్రభావితం చేస్తాయి, ఇతర మాటలలో అన్ని దిశల నుండి. ఇంకా ఏమిటంటే, ఈ చార్జ్డ్ కణాలు కాంతి మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాలతో సంకర్షణ చెందుతున్నప్పుడు వాటి శక్తిని కోల్పోతాయి. కాస్మిక్-రే ఎలక్ట్రాన్లు (CRe) అని పిలువబడే అత్యంత శక్తివంతమైన ఎలక్ట్రాన్లు మరియు పాజిట్రాన్‌లకు ఈ శక్తి నష్టాలు ముఖ్యంగా ముఖ్యమైనవి, దీని శక్తి ఒక టెరాఎలెక్ట్రాన్ వోల్ట్ (TeV) కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది (అంటే కనిపించే కాంతి కంటే 1000 బిలియన్ రెట్లు ఎక్కువ) 1 . అందువల్ల అంతరిక్షంలో అటువంటి చార్జ్డ్ కణాల మూలాన్ని గుర్తించడం అసాధ్యం, అయినప్పటికీ భూమిపై వాటి గుర్తింపు దాని సమీపంలో శక్తివంతమైన కాస్మిక్-రే పార్టికల్ యాక్సిలరేటర్లు ఉన్నాయని స్పష్టమైన సూచిక.
అయినప్పటికీ, అనేక టెరాఎలెక్ట్రాన్‌వోల్ట్‌ల శక్తితో ఎలక్ట్రాన్లు మరియు పాజిట్రాన్‌లను గుర్తించడం చాలా సవాలుతో కూడుకున్నది. దాదాపు ఒక చదరపు మీటర్ విస్తీర్ణంలో గుర్తించే ప్రదేశాలతో అంతరిక్ష-ఆధారిత సాధనాలు, అటువంటి కణాలను తగిన సంఖ్యలో సంగ్రహించలేక పోతున్నాయి, ఇవి వాటి శక్తి ఎక్కువగా ఉన్న కొద్దీ అరుదుగా మారతాయి. మరోవైపు భూవాతావరణంలో కాస్మిక్ కిరణాల రాకను పరోక్షంగా గుర్తించే భూవాతావరణంలో కాస్మిక్-రే ఎలక్ట్రాన్లు (లేదా పాజిట్రాన్‌లు) ప్రేరేపించే జల్లులను వేరుచేసే సవాలును ఎదుర్కొంటున్నాయి. భారీ కాస్మిక్-రే ప్రోటాన్లు మరియు న్యూక్లియైల ప్రభావంతో చాలా తరచుగా జల్లులు ఏర్పడతాయి. నమీబియాలో ఉన్న HESS అబ్జర్వేటరీ 2 భూమి యొక్క వాతావరణంలోకి ప్రవేశించే భారీగా చార్జ్ చేయబడిన కణాలు మరియు ఫోటాన్‌ల ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన మందమైన చెరెన్‌కోవ్ రేడియేషన్‌ను సంగ్రహించడానికి మరియు రికార్డ్ చేయడానికి ఐదు పెద్ద టెలిస్కోప్‌లను ఉపయోగిస్తుంది, వాటి నేపథ్యంలో కణాల వర్షాన్ని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. అబ్జర్వేటరీ యొక్క ముఖ్య ఉద్దేశ్యం గామా కిరణాలను వాటి మూలాలను పరిశోధించడానికి వాటిని గుర్తించడం మరియు ఎంచుకోవడం అయినప్పటికీ, డేటాను కాస్మిక్-రే ఎలక్ట్రాన్ల కోసం శోధించడానికి కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
ఇప్పటివరకు నిర్వహించిన అత్యంత విస్తృతమైన విశ్లేషణలో, HESS సహకార శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పుడు ఈ కణాల మూలం గురించి కొత్త సమాచారాన్ని పొందారు. ఖగోళ భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు నాలుగు 12-మీటర్ల టెలిస్కోప్‌ల ద్వారా దశాబ్ద కాలంలో సేకరించిన భారీ డేటా సెట్‌ను కలపడం ద్వారా, అపూర్వమైన సామర్థ్యంతో నేపథ్య శబ్దం నుండి CR ను సంగ్రహించగల కొత్త, మరింత శక్తివంతమైన ఎంపిక అల్గారిథమ్‌లను వర్తింపజేయడం ద్వారా దీన్ని చేసారు. దీని ఫలితంగా కాస్మిక్-రే ఎలక్ట్రాన్ల విశ్లేషణ కోసం అసమానమైన గణాంక డేటా సెట్ చేయబడింది. మరింత ప్రత్యేకంగా, HESS పరిశోధకులు అత్యధిక శక్తి శ్రేణులలో 40 TeV వరకు CR గురించి మొదటిసారిగా డేటాను పొందగలిగారు. ఇది కాస్మిక్-రే ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి పంపిణీలో ఆశ్చర్యకరంగా పదునైన విరామాన్ని గుర్తించడానికి వీలు కల్పించింది.
“ఇది ఒక ముఖ్యమైన ఫలితం, ఎందుకంటే కొలిచిన CR మన స్వంత సౌర వ్యవస్థకు సమీపంలోని చాలా తక్కువ మూలాల నుండి ఉద్భవించవచ్చని మేము నిర్ధారించగలము, గరిష్టంగా కొన్ని 1000 కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో, పోల్చితే చాలా తక్కువ దూరం. మా గెలాక్సీ పరిమాణం”, పాట్స్‌డ్యామ్ విశ్వవిద్యాలయం నుండి కాథ్రిన్ ఎగ్‌బర్ట్స్, అధ్యయనం యొక్క సంబంధిత రచయితలలో ఒకరైన వివరించారు.
“మేము మొదటి సారి మా వివరణాత్మక విశ్లేషణతో ఈ కాస్మిక్ ఎలక్ట్రాన్ల మూలంపై తీవ్రమైన పరిమితులను విధించగలిగాము”, మాక్స్-ప్లాంక్-ఇన్‌స్టిట్యూట్ ఫర్ కెర్న్‌ఫిసిక్, అధ్యయనం యొక్క సహ-రచయిత నుండి ప్రొఫెసర్. “పెద్ద TeV వద్ద ఉన్న అతి తక్కువ ఫ్లక్స్‌లు ఈ కొలతతో పోటీ పడేందుకు స్పేస్-ఆధారిత మిషన్‌ల అవకాశాలను పరిమితం చేస్తాయి. తద్వారా, మా కొలత కీలకమైన మరియు గతంలో అన్వేషించని శక్తి పరిధిలో డేటాను అందించడమే కాకుండా, స్థానిక పరిసరాలపై మన అవగాహనపై ప్రభావం చూపుతుంది, కానీ అది రాబోయే సంవత్సరాల్లో కూడా బెంచ్‌మార్క్‌గా మిగిలిపోయే అవకాశం ఉంది”, మాథ్యూ డి నౌరోయిస్, లాబొరేటోయిర్ నుండి CNRS పరిశోధకుడు Leprince-Ringuet, జతచేస్తుంది.
2 చాలా నిర్దిష్టమైన దృగ్విషయం కారణంగా మాత్రమే అధిక-శక్తి గామా కిరణాలను భూమి నుండి గమనించవచ్చు. ఒక గామా కిరణం వాతావరణంలోకి ప్రవేశించినప్పుడు, అది దాని అణువులు మరియు అణువులతో ఢీకొని, హిమపాతంలా కాకుండా భూమి వైపుకు వచ్చే కొత్త కణాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కణాలు సెకనులో బిలియన్ల వంతు (చెరెన్‌కోవ్ రేడియేషన్) ఉండే ఫ్లాష్‌లను విడుదల చేస్తాయి, వీటిని పెద్ద, ప్రత్యేకంగా అమర్చిన భూ-ఆధారిత టెలిస్కోప్‌లను ఉపయోగించి గమనించవచ్చు. 1835 మీటర్ల ఎత్తులో నమీబియాలోని ఖోమాస్ హైలాండ్స్‌లో ఉన్న HESS అబ్జర్వేటరీ అధికారికంగా 2002లో పని చేయడం ప్రారంభించింది. ఇది ఐదు టెలిస్కోప్‌ల శ్రేణిని కలిగి ఉంది. 12 మీటర్ల వ్యాసం కలిగిన అద్దాలు కలిగిన నాలుగు టెలిస్కోప్‌లు ఒక చతురస్రం యొక్క మూలల్లో ఉన్నాయి, మధ్యలో మరో 28 మీటర్ల టెలిస్కోప్ ఉంటుంది. ఇది కొన్ని పదుల గిగాఎలెక్ట్రాన్‌వోల్ట్‌ల (GeV, 10 నుండి తొమ్మిది ఎలెక్ట్రాన్‌వోల్ట్‌లు) నుండి కొన్ని పదుల టెరాఎలెక్ట్రాన్‌వోల్ట్‌ల (TeV, 10 నుండి పన్నెండు ఎలక్ట్రాన్‌వోల్ట్‌లు) వరకు ఉండే కాస్మిక్ గామా కిరణాలను గుర్తించడం సాధ్యపడుతుంది. పోల్చి చూస్తే, కనిపించే కాంతి యొక్క ఫోటాన్లు రెండు నుండి మూడు ఎలక్ట్రాన్ వోల్ట్ల శక్తిని కలిగి ఉంటాయి. HESS ప్రస్తుతం అధిక శక్తి గల గామా-రే కాంతిలో దక్షిణ ఆకాశాన్ని పరిశీలించే ఏకైక పరికరం. ఇది ఈ రకమైన అతిపెద్ద మరియు అత్యంత సున్నితమైన టెలిస్కోప్ వ్యవస్థ కూడా.
HESSతో కాస్మిక్-రే ఎలక్ట్రాన్ స్పెక్ట్రమ్ యొక్క అధిక-గణాంకాల కొలత
HESS సహకారం. భౌతిక సమీక్ష లేఖలు 18 నవంబర్ 2024.
