Vodní teleskopy budou pátrat po pulzarech a dalších zdrojích záření gama

Astronomové objevili neobvyklý způsob k vystopování pulzarů – rychle rotujících zaniklých hmotných hvězd. Tento postup může vést k odhalení nových druhů těchto rotujících pozůstatků hvězd. I přes jejich vysoké energie jsou pulzary obvykle obtížně pozorovatelné. Vyzařují nejčastěji velmi intenzivní úzké svazky rádiových vln, které „ozařují“ oblohu podobně jako maják, avšak radioteleskopy je mohou zaregistrovat pouze v tom případě, že jejich jednotlivé svazky zasáhnou Zemi.

Další možností, jak je pozorovat, je registrace rentgenových paprsků, avšak dalekohledy použité pro pozorování na těchto vlnových délkách mají malé zorné pole. Supernovy, jejichž exploze vedou k vytvoření pulzaru, kromě toho po sobě zanechávají nádhernou mlhovinu, jako je například Krabí mlhovina v souhvězdí Býka; ale jenom tehdy, pokud je jejich stáří menší než několik desítek tisíc roků. V naší Galaxii by měly existovat stovky nebo možná tisíce „neviditelných“ pulzarů, které čekají na svůj objev.

Nyní Tim Linden z Ohio State University, Columbus, nalezl způsob, jak je objevit. Vodní observatoř High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory (HAWC), která je sestavena z 300 vodních nádrží nacházejících se ve vysokohorské poloze v centrálním Mexiku, může detekovat záření gama vznikající na základě interakcí mezi nabitými částicemi, které jsou emitovány pulzary, a mezihvězdným plynem. V nádržích je detekováno elektromagnetické Čerenkovovo záření, které vzniká při průletu rychle se pohybujících nabitých částic, vytvořených při vniknutí vesmírného vysokoenergetického gama záření do pozemské atmosféry.

Tim Linden tvrdí, že observatoř HAWC může objevit doposud neznámé pulzary, protože oblasti emise záření gama pokrývají větší část oblohy než emise rádiového či rentgenového záření – několik stupňů čtverečních – a observatoř je konstruována k prozkoumání širšího zorného pole než mají průměrné radioteleskopy či rentgenové dalekohledy. Zmapování těchto oblastí emise záření gama může potvrdit, jestli je zde přítomen pulzar.

K prověření této představy chce Tim Linden se svými spolupracovníky pozorovat oblohu v oblasti dvou známých pulzarů ke zjištění, zda emise záření gama se k nim dá přiřadit – a zjistit, zda skutečně existuje. „Tyto emise mohou rovněž odhalit novou třídu pulzarů,“ dodává Tim Linden. Jeho hypotézou je, že hvězdný vítr pulzaru interaguje s magnetickým polem Galaxie a uvězní vysoko-energetické částice, přičemž generuje paprsky gama.

Dále Tim Linden plánuje požádat o pozorovací čas na kosmické astronomické observatoři XMM-Newton provozované Evropskou kosmickou agenturou ESA, aby mohl prozkoumat oblasti, které budou studovány prostřednictvím dalekohledů HAWC, a to k získání dalších důkazů doposud nespatřených pulzarů.

Vědci z Michigan State University hrají klíčovou roli v nové observatoři, která bude studovat vysoko-energetické gama paprsky a kosmické záření přicházející z extrémních zdrojů ve vesmíru, jako jsou například černé díry, temná hmota a explodující hvězdy.

Zařízení HAWC se nachází na úbočí sopky Sierra Negra poblíž Puebla v Mexiku, ve výšce 4 100 metrů nad mořem. Detektor má zorné pole pokrývající 15 % oblohy a v průběhu každého dne prozkoumá dvě třetiny oblohy. Observatoř HAWC vykoná s vysokou citlivostí přehledný průzkum záření gama na severní polokouli. Je nejnovějším prostředkem ke zviditelnění explozivních událostí a k získání více informací o charakteru záření o vysokých energiích.

Michigan State University je jednou ze spolupracujících 14 amerických a 10 mexických univerzit. Zařízení má schopnost detekovat elektromagnetické záření o nejvyšších energiích a může doplnit další observatoře pro jeho detekci na celém světě. Očekává se, že zařízení HAWC bude 10 až 15krát citlivější než jeho předchůdce – Milagro experiment v Los Alamos.

„Toto nové výzkumné zařízení nám dá možnost získat objektivní pohled na oblohu v oboru záření o velmi vysokých energiích,“ říká Jim Linnemann, profesor fyziky a astronomie na Michigan State University. „To nám umožní prozkoumat neobvyklé a exotické zdroje, jako například záblesky záření gama, které můžeme pozorovat v průměru dvakrát za rok.“

Každý z detektorů HAWC představuje obří zásobník obsahující téměř 200 000 litrů (50 000 galonů) mimořádně čisté vody se čtyřmi detektory světla ukotvenými ke dnu nádrže. Pomocí 300 nádrží rozprostřených napříč oblastí o velikosti tří fotbalových hřišť je observatoř HAWC schopna „uvidět“ tyto události s relativně vysokým rozlišením.

HAWC je zařízení zkonstruované za účelem pozorování záření gama a kosmických paprsků v rozsahu energií 100 GeV a 100 TeV. Tyto energetické fotony se zrodily v těch nejextrémnějších prostředích ve známém vesmíru, jako jsou exploze supernov, aktivní jádra galaxií nebo záblesky záření gama. Kosmické záření představuje elektricky nabité částice, které dosahují energií mnohem vyšších, než můžeme dosáhnout v pozemních urychlovačích částic. Původ takových částic byl záhadou více než 100 let.

Zdroj: https://www.newscientist.com/article/2127660-water-telescope-uses-gamma-rays-to-track-new-kind-of-pulsar/, http://research.msu.edu/msu-a-major-collaborator-in-new-gamma-ray-observatory/11/ a http://www.thelivingmoon.com/45jack_files/03files/HAWC_and_the_Future.html

autor: František Martinek