HAWC ukazuje nowe spojrzenie na niebo w bardzo wysokich energiach

18 kwietnia 2016

Obserwatorium promieniowania gamma HAWC. Zdjęcie pokazuje 300 wodnych detektorów Czerenkowa, zajmujących powierzchnię czterech boisk piłkarskich. W środku sieci detektorów znajduje się budynek z elektroniką. W tle widać górę Pico de Orizaba, najwyższy szczyt Meksyku.

Dziś naukowcy zajmujący się projektem High Altitude Water Cherenkov Observatory (HAWC) przedstawili pierwsze wyniki przeglądu nieba w promieniach gamma o najwyższych energiach kiedykolwiek obserwowanych na ziemi. „HAWC daje nam nowy sposób oglądania nieba w bardzo wysokich energiach”, powiedział Jordan Goodman, amerykański rzecznik HAWC.

Dla ludzkiego oka, wrażliwego na światło widzialne, obraz nieba jest zdominowany przez gwiazdy. Obserwowanie światła o wyższej energii (ultrafioletowego, promieniowania rentgenowskiego i gamma) wymaga użycia specjalnych narzędzi.

Za pomocą HAWC naukowcy mogą obserwować następstwa śmierci masywnych gwiazd (pozostałości po wybuchach supernowych), świecące chmury elektronów wokół szybko wirujących gwiazd neutronowych (mgławice pulsarowe) oraz supermasywne czarne dziury w innych galaktykach, pożerające materię i wypluwające potężne strugi cząstek (blazary). W tych astrofizycznych „laboratoriach” zachodzą procesy fizyczne niemożliwe do odtworzenia na Ziemi. Obserwacje HAWC umożliwiają zrozumienie tych obiektów, a także testowanie zjawisk nowej fizyki, takich jak parowanie czarnych dziur czy poszukiwanie cząstek ciemnej materii.

HAWC rejestruje cząstki wtórne produkowane przez promienie gamma o bardzo wysokich energiach, kiedy wpadają one w górne warstwy atmosfery. Używa do tego 300 dużych zbiorników wodnych (każdy o objętości 200 000 litrów), ustawionych w obserwatorium położonym w Meksyku na dużej wysokości nad poziomem morza. Cząstki przechodzące przez zbiorniki wodne wytwarzają słabe błyski niebieskawego światła (światło Czerenkowa), które są rejestrowane przez czujniki zlokalizowane wewnątrz zbiorników. Zamysł konstrukcyjny obserwatorium HAWC oraz jego położenie na dużej wysokości nad poziomem morza pozwoliły na osiągnięcie piętnastokrotnie większej czułości niż czułość poprzednika HAWC – obserwatorium Milagro. „W odróżnieniu od tradycyjnych teleskopów, HAWC jest instrumentem, który dzień i noc dokonuje ciągłego przeglądu dwóch trzecich powierzchni nieba w promieniach o najwyższych energiach”, powiedział Andrés Sandoval, meksykański rzecznik HAWC.

Budowę Obserwatorium HAWC ukończono w marcu 2015 r., teraz więc naukowcy prezentują wyniki z pierwszego roku jego funkcjonowania. Nowa mapa nieba w promieniowaniu gamma najwyższych energii ukazuje wiele obiektów położonych wzdłuż płaszczyzny naszej galaktyki, Drogi Mlecznej, z których kilka nie było wcześniej obserwowanych. „HAWC już dokonuje nowych odkryć na wysokoenergetycznym niebie, a jest to dopiero początek”, powiedziała Michelle Hui, przedstawiająca wyniki HAWC na kwietniowym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego.

Międzynarodowa współpraca HAWC zrzesza ponad 120 naukowców z 25 uniwersytetów i laboratoriów. HAWC powstał przy wsparciu National Science Foundation i Departamentu Energii w USA oraz Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología w Meksyku. Więcej informacji można znaleźć na stronie: http://hawc-observatory.org lub https://www.facebook.com/hawcobservatory. Zespół naukowców z Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie jest bezpośrednio zaangażowany w analizę danych z obserwatorium HAWC.

Dr Sabrina Casanova oraz dr Francisco Salesa Greus są odpowiedzialni za analizę emisji w zakresie energii teraelektronowoltowych pochodzącej od jednej z najjaśniejszych i najbardziej znanych mgławic pulsarowych – mgławicy Geminga.

[PDF]

Kontakt:

dr Sabrina Casanova
Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk
tel. +48 12 6628274
email: sabrina.casanova@ifj.edu.pl

dr hab. Jacek Niemiec
Instytut Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk
tel. +48 12 6628292
email: jacek.niemiec@ifj.edu.pl

Materiały graficzne:

Obserwatorium promieniowania gamma HAWC. Zdjęcie pokazuje 300 wodnych detektorów Czerenkowa, zajmujących powierzchnię czterech boisk piłkarskich. W środku sieci detektorów znajduje się budynek z elektroniką. W tle widać górę Pico de Orizaba, najwyższy szczyt Meksyku

Widok 2/3 całego nieba w promieniowaniu gamma bardzo wysokich energii zarejestrowany przez HAWC. Wyraźnie widoczne są liczne źródła naszej galaktyki, Drogi Mlecznej, a także dwie inne galaktyki: Markarian 421 i Markarian 501. Niektóre znane konstelacje gwiazdowe pokazano jako źródło odniesienia. Centrum naszej Galaktyki znajduje się w kierunku Strzelca

Zbliżenie na jeden z obszarów emisji gamma w Drodze Mlecznej. Uprzednio znane źródło promieniowania gamma, zapewne mgławica pulsarowa, jest wskazane na rysunku. Nowe dane HAWC pokazują, że region ten jest o wiele bardziej skomplikowany, niż początkowo sądzono. Białym kołem oznaczono obszar nieba wielkości tarczy Księżyca w pełni