ఖగోళశాస్త్రవేత్తలు ఆల్టెయర్ సమీపంలో మిల్కీ వే ప్రోటాన్ PeVatron‌ను గుర్తించారు

ఆల్టెయర్ సమీపంలో మిల్కీ వే ప్రోటాన్ PeVatron‌ను ఖగోళశాస్త్రవేత్తలు గుర్తించారు

మిల్కీ వేలోని అత్యంత శక్తివంతమైన సహజ కణ త్వరణకాల్లో ఒకదాన్ని తాము ఖచ్చితంగా గుర్తించామని ఖగోళశాస్త్రవేత్తలు చెబుతున్నారు; ఇది గెలాక్సీలోని అత్యున్నత శక్తి cosmic ray ప్రోటాన్లకు సంబంధించిన దీర్ఘకాలంగా వెతుకుతున్న మూలానికి అసాధారణంగా బలమైన ఆధారాన్ని అందిస్తోంది.

LHAASO J1912+1014u అనే ఈ వస్తువు ఆల్టెయర్ దిశలో ఉంది మరియు ఆ ప్రాంతం నుండి వచ్చిన అత్యంత శక్తివంతమైన గామా కిరణాలను మునుపటి పరిశీలనలు గుర్తించిన తర్వాత ఇప్పటికే దృష్టిని ఆకర్షించింది. కొత్త పురోగతి కేవలం మూలం ప్రకాశవంతమో లేదా తీవ్రతగలదో అన్నదానికే పరిమితం కాదు. పరిశోధకులు ఇప్పుడు దీన్ని ప్రత్యేకంగా ఒక ప్రోటాన్ PeVatron‌గా గుర్తించగలమని అంటున్నారు; అంటే ప్రోటాన్లను peta-electron-volt శక్తుల వరకు వేగవంతం చేయగల ఖగోళ భౌతిక త్వరణకం.

ఇది ముఖ్యమైనది ఎందుకంటే cosmic rays ఖగోళ భౌతిక శాస్త్రానికి దశాబ్దాలుగా ఒక మొండి ప్రశ్నగానే ఉన్నాయి. అవి ఎక్కువగా ప్రోటాన్లే, ఇంకా కొన్ని మానవనిర్మిత త్వరణకాలు ఉత్పత్తి చేయగల శక్తికి చాలా మించి శక్తిని చేరుకుంటాయి. కనీసం వాటిలో కొన్నింటి మూలం ఎక్కడ అనే దానిపై శాస్త్రవేత్తలకు బలమైన సిద్ధాంతాలు ఉన్నా, ఒక నిర్దిష్ట గెలాక్సీ వస్తువు ఆ శక్తుల వద్ద electrons కంటే ప్రోటాన్లనే వేగవంతం చేస్తోందని నిరూపించడం చాలా కష్టం.

PeVatrons‌ను నిర్ధారించడం ఎందుకు కష్టం

PeVatron అనేది దాదాపు ఒక peta electron volt వరకు కణాలను వేగవంతం చేయగల cosmic machine. ఈ స్థాయి విపరీతమైనది. మూల పదార్థంలో చెప్పినట్లుగా, ఇది Large Hadron Collider చేరే శక్తి కంటే సుమారు వెయ్యి రెట్లు ఎక్కువ. అటువంటి త్వరణకాలు మిల్కీ వేలో ఉంటే, గెలాక్సీ యొక్క అత్యున్నత-శక్తి cosmic rays‌లో కనీసం కొంత భాగం ఎలా ఉత్పత్తి అవుతాయో అది వివరిస్తుంది.

సమస్య ఏమిటంటే ఖగోళశాస్త్రవేత్తలు సాధారణంగా ఈ వాతావరణాలను పరోక్షంగా మాత్రమే గుర్తిస్తారు. అత్యంత శక్తివంతమైన కణాలు చుట్టుపక్కల ఉన్న gas లేదా radiation fields‌ను ఢీకొన్నప్పుడు, అవి గామా కిరణాలను ఉత్పత్తి చేయగలవు. ఆ గామా కిరణాలు కనిపిస్తాయి, కానీ వాటిని ఏ రకమైన కణం సృష్టించిందో అవి ఎప్పుడూ వెల్లడించవు. అత్యంత శక్తివంతమైన electrons కూడా ప్రోటాన్లు సృష్టించినట్లే కనిపించే గామా-రే సంతకాలను ఉత్పత్తి చేయగలవు, అందువల్ల అనిశ్చితి మిగులుతుంది.

LHAASO J1912+1014u ను మొదట 2024లో తిబెట్ మరియు చైనాలోని observatories అసాధారణంగా అధిక శక్తి గామా కిరణాలను ఇది విడుదల చేయడంతో గుర్తించాయి. దాంతో అది గంభీరమైన PeVatron candidate‌గా మారింది. కానీ candidate కావడం confirmation కాదు. మెరుగైన ఆధారాలు లేకుండా, వేగవంతమైన electrons లేదా నక్షత్ర విస్ఫోటనం వంటి హింసాత్మక సంఘటనల సాధారణ remnant‌లతో కూడా మూలాన్ని వివరించవచ్చు.

బహుళ observatories ఆధారిత కేసు

కొత్త study ఒకే instrument‌పై ఆధారపడకుండా, విద్యుత్-చుంబక వర్ణపటంలోని వేర్వేరు భాగాల నుంచి వచ్చిన ఆధారాలను కలిపి ఆ అనిశ్చితిని పరిష్కరించింది. మూల పాఠ్యం ప్రకారం, Hiroshima Universityకి చెందిన Tsunefumi Mizuno నేతృత్వంలోని బృందం NASA యొక్క Fermi Space Telescope, radio data, మరియు X-ray measurements‌ను కలిపింది.

ఈ multiwavelength approach ఫలితాన్ని మరింత బలమైన వాదనగా మార్చింది. ప్రతి band మూలం చుట్టూ ఉన్న వాతావరణంలోని వేరే భాగాన్ని చూపుతుంది. Gamma rays అత్యంత శక్తి ఎక్కడ వ్యక్తమవుతోందో చూపుతాయి. Radio మరియు X-ray observations, సంకేతాన్ని సమర్థంగా వివరించగల electrons జనాభా ఉందా లేదా పరిశోధకులకు అంచనా వేసేందుకు సహాయపడతాయి. electron-ఆధారిత వివరణ బలహీనపడుతూ, proton-collision వివరణ స్థిరంగా ఉంటే, ఆ మూలం నిజంగానే ప్రోటాన్లను PeV శక్తుల వరకు వేగవంతం చేస్తోందనే విశ్వాసం పెరుగుతుంది.

ఆచరణలో, పరిశోధకులు రెండు పోటీ కథనాలను వేరు చేయడానికి కలిపిన డేటాను ఉపయోగించినట్టు కనిపిస్తోంది. ఒకటి leptonic scenario, ఇందులో గమనించిన గామా కిరణాల ఉత్పత్తిలో electrons ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తాయి. మరొకటి hadronic scenario, ఇందులో ప్రోటాన్లు వేగవంతం అయి, తర్వాత చుట్టుపక్కల పదార్థంతో పరస్పర చర్య చేసి గామా కిరణాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. నివేదిక ప్రకారం, ఆధారాలు ప్రోటాన్ వివరణను అంత బలంగా సమర్థించాయి కాబట్టి ఆ మూలాన్ని confirmed proton PeVatron అని పిలవవచ్చు.

ఈ ఫలితం ఒక వస్తువుకు మించి ఎందుకు ముఖ్యం

ఈ label ప్రాముఖ్యత మూలం దాటి వెళుతుంది. మిల్కీ వేలో గెలాక్సీ యొక్క cosmic ray spectrum పైభాగాన్ని వివరించగల సహజ ప్రోటాన్ త్వరణకాలు ఉన్నాయని astrophysicists చాలా కాలంగా అనుమానిస్తున్నారు. వాటిలో ఒకదాన్ని స్పష్టంగా కనుగొనడం ఆ సిద్ధాంతాన్ని గణాంక ఊహ నుంచి వాస్తవ స్థలంతో అనుసంధానిస్తుంది.

ఇది గెలాక్సీలోని హింసాత్మక వాతావరణాలు మన చుట్టూ ఉన్న radiation field‌ను ఎలా రూపుదిద్దుతాయో కూడా స్పష్టంచేస్తుంది. Cosmic rays కేవలం ఒక సారాంశ ఆసక్తి కాదు. అవి మిల్కీ వే యొక్క శక్తివంతమైన ecologyలో భాగం; interstellar chemistry, magnetic processes, మరియు తారలు, గ్రహాలు ప్రయాణించే కణ వాతావరణాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి.

మూల వ్యాసం ప్రకారం, supernova remnants చాలా కాలంగా కణ త్వరణానికి అనుకూల ప్రదేశాలుగా భావించబడ్డాయి, Tycho's supernova వంటి remnants‌పై మునుపటి X-ray observations shock waves కణాలను అధిక శక్తులకు వేగవంతం చేయగలవని ఆధారాలను ఇచ్చాయి. కానీ ఒక రకం వస్తువు కణాలను వేగవంతం చేయగలదని చూపడం మరియు ఒక నిర్దిష్ట మూలం గెలాక్సీలోని అత్యంత తీవ్ర ప్రోటాన్లను ఉత్పత్తి చేస్తోందని నిరూపించడం వేరు. LHAASO J1912+1014u ఆ అంతరాన్ని తగ్గిస్తున్నట్టు కనిపిస్తోంది.

దీంతో ఈ ఫలితం ఒక discovery మరియు ఒక methodological demonstration రెండింటిగానూ విలువైనది. gamma-ray, radio, మరియు X-ray observations‌ను కలపడం ద్వారా otherwise ambiguous‌గా ఉండే మూలాలను నిర్ణయాత్మకంగా వేరు చేయవచ్చని ఇది సూచిస్తోంది. చాలాసేపు candidate PeVatrons ప్రతిపాదించబడిన రంగంలో ఇది భవిష్యత్ పనికి ఉపయోగకరమైన మార్గపటం.

అధిక-శక్తి మిల్కీ వేకు మరింత స్పష్టమైన పటం

మిల్కీ వే remnant‌లు, pulsars, shock fronts, మరియు శక్తివంతమైన clouds‌తో నిండి ఉంది, కానీ వాటిలో చిన్న భాగమే PeV స్థాయిలను చేరగల అవకాశముంది. ఒకే ఒక మూలాన్ని నిర్ధారించడం కూడా ఖగోళశాస్త్రవేత్తలకు తదుపరి ఏమి చూడాలో మెరుగైన template ఇస్తుంది. ఇది proton acceleration ప్రబలంగా ఉన్న ఇతర ప్రాంతాలను గుర్తించడంలో సహాయపడవచ్చు, అలాగే ఆ ప్రాంతాల నుంచి కణాలు ఎలా బయటికి వచ్చి గెలాక్సీ అంతటా వ్యాపిస్తాయో మోడళ్లను మెరుగుపరచవచ్చు.

ఇందులో ఒక భావనాత్మక లాభం కూడా ఉంది. మానవ కణ భౌతికశాస్త్రం తరచుగా పెద్దదైన, మరింత ఖచ్చితమైన యంత్రాలను నిర్మించడం ద్వారా ముందుకు సాగుతుంది. ఖగోళ భౌతికశాస్త్రానికి దానికి విరుద్ధమైన అవకాశం ఉంది: ప్రకృతి ఇప్పటికే మనకంటే విపరీతంగా శక్తివంతమైన యంత్రాలను నిర్మించింది, అవి దూరం నుంచి ఎలా పనిచేస్తాయో అర్థం చేసుకోవడమే సవాలు. confirmed proton PeVatron ఆ గమనంలో అత్యంత స్పష్టమైన ఉదాహరణల్లో ఒకటి. మనం వెళ్లలేని ఒక laboratory ఇది, కానీ అది ఆకాశమంతా గమనించగలిగే సంతకాలను వదులుతుంది.

ప్రస్తుతం, LHAASO J1912+1014u ఒక నమ్మదగిన కథను నమోదైన కథగా మారుస్తున్నందున ప్రత్యేకంగా కనిపిస్తోంది. ఆల్టెయర్ సమీపంలోని ఈ వస్తువు ఇకపై కేవలం ఒక ప్రకాశవంతమైన గామా-రే రహస్యం లేదా cosmic accelerators కోసం అన్వేషణలో ఒక ఆశాజనక సంకేతం మాత్రమే కాదు. నివేదికలో సారాంశంగా ఇచ్చిన ఆధారాల ప్రకారం, ఇది ఇప్పుడు మిల్కీ వే మూలాల్లో ఒకటిగా అత్యంత బలమైన ఉదాహరణల్లో ఒకటి; ఇది ప్రోటాన్లను ఇప్పటివరకు కనుగొన్న అత్యధిక శక్తులకు తీసుకెళ్లగలదు మరియు ఒక నిర్దిష్ట గెలాక్సీ త్వరణకంతో నమ్మదగిన రీతిలో అనుసంధానించబడింది.

అది cosmic-ray రహస్యాన్ని పూర్తిగా ముగించదు. అయితే, సంవత్సరాలుగా కొనసాగుతున్న ఒక ప్రశ్నకు సమాధానం ఇవ్వడానికి ఇది ఒక ముఖ్యమైన అడుగు: మిల్కీ వే తన అత్యంత తీవ్ర కణాలలో కొన్నింటిని ఖచ్చితంగా ఎక్కడ తయారు చేస్తుంది? ఖగోళశాస్త్రవేత్తలకు ఇప్పుడు ఒక దృఢమైన సమాధానం ఉన్నట్లుగా కనిపిస్తోంది.

ఈ వ్యాసం Universe Today నివేదిక ఆధారంగా ఉంది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.