Die von chinesischen Wissenschaftlern entwickelte neue Karte der Milchstraße stellt die Theorien zur kosmischen Strahlung auf den Kopf

Die Ergebnisse „werden neue Einblicke in die Ausbreitungs- und Wechselwirkungsprozesse und den Ursprung der energiereichsten kosmischen Strahlung in unserer Galaxie geben“, sagte Kazumasa Kawata vom Cosmic Ray Research Institute der Universität Tokio in Kashiwa, Japan.

Die kosmische Strahlung mit der höchsten Energie, die jemals entdeckt wurde, trägt mehr als eine Trillion Elektronenvolt – das entspricht der kinetischen Energie eines Baseballs, der sich mit 100 mph (160 km/h) bewegt, oder millionenfach mehr Energie als die im größten Teilchen erzeugten Teilchen. Collider auf der Erde.

Bis heute haben Wissenschaftler keine eindeutige Antwort auf die tatsächliche Quelle der kosmischen Strahlung. Da sie hauptsächlich aus Protonen bestehen, bewegen sie sich aufgrund ihrer elektrischen Ladung nicht geradlinig, sondern werden durch die Magnetfelder des Universums abgelenkt. Dies bedeutet, dass grundlegende Informationen über ihren Geburtsort verloren gehen, wenn sie auf der Erde ankommen, schrieb Kawata.

Durch die Untersuchung der Anzahl, Verteilung und des Energiespektrums dieser Gammastrahlen können Wissenschaftler daher einen Blick auf die Ursprünge der kosmischen Strahlung werfen.

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Aufgrund der begrenzten Empfindlichkeit der Detektoren wurden bisherige Beobachtungen des Gammastrahlenschleiers in der Milchstraße mit Weltraumteleskopen bei Energien unter einer Billion Elektronenvolt durchgeführt.

Als LHAASO im Jahr 2021 fertiggestellt wurde, wurde es zum weltweit größten und empfindlichsten Observatorium für die Erkennung von Gammastrahlen und kosmischer Strahlung sehr hoher Energie. Eine Schlüsselkomponente von LHAASO ist das Kilometer Square Array (KM2A), das etwa 5.200 elektromagnetische Oberflächendetektoren und fast 1.200 unterirdische Myonendetektoren umfasst.

Die Forscher entfernten zunächst Dutzende Gammastrahlenquellen, die in der Galaxie punktförmig und nicht diffus sind. Anschließend führten sie eine der umfassendsten und präzisesten Messungen der Gamma-Flare-Verteilung über einen weiten Energiebereich von 0,1–1 PeV und über einen großen Bereich der Galaxie durch, einschließlich der inneren und äußeren galaktischen Ebene.

Zu ihrer Überraschung ist die Anzahl der von LHAASO gemessenen gestreuten Gammastrahlen zwei- bis dreimal höher als die erwarteten Kollisionen kosmischer Strahlung mit interstellarem Gas.

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Anders als erwartet kann das Energiespektrum der Gammaemission auch durch ein einziges Potenzgesetz ohne Diskontinuität ausgedrückt werden, was der populären Theorie widerspricht, dass sehr energiereiche kosmische Strahlen lange Zeit von den Magnetfeldern der Galaxie eingefangen würden. , vor 10.000 bis 10 Millionen Jahren, bevor sie schließlich aus dem Becken entkamen.

„Die Diskrepanz deutet darauf hin, dass in unserer Galaxie zusätzliche Gammastrahlenquellen verborgen sind oder dass sich die Dichte der kosmischen Strahlung je nach Standort in unserer Galaxie ändert“, sagte Kawata, der an einem chinesisch-japanischen Kooperationsprojekt namens Tibet AS-gamma arbeitete. Erfahrung seit vielen Jahren.

Kawata wies darauf hin, dass es für die wichtigsten Detektoren für kosmische Strahlung in der Zukunft wichtig sein wird, ihre Beobachtungsergebnisse gegenseitig zu bestätigen.

Beispielsweise hat eine kürzlich von der US-geführten IceCube Collaboration veröffentlichte Karte der Milchstraße, die kosmische Neutrinos Tausende Meter unter dem Südpol untersucht, starke Beweise für Wechselwirkungen zwischen kosmischer Strahlung und interstellarem Gas geliefert.

Durch die Zusammenstellung dieser Teile sollten Wissenschaftler in der Lage sein, mehr Erkenntnisse über die mysteriösen Ursprünge der kosmischen Strahlung zu gewinnen, sagte er.