Peta baru Galaksi Bima Sakti yang dikembangkan oleh ilmuwan Tiongkok membalikkan teori radiasi kosmik

Hasilnya “akan memberikan wawasan baru mengenai proses propagasi dan interaksi serta asal usul sinar kosmik berenergi tertinggi di galaksi kita,” kata Kazumasa Kawata, dari Cosmic Ray Research Institute Universitas Tokyo di Kashiwa, Jepang.

Sinar kosmik berenergi tertinggi yang pernah terdeteksi membawa lebih dari satu triliun elektron volt – setara dengan energi kinetik bola bisbol yang bergerak dengan kecepatan 100 mph (160 km/jam), atau jutaan kali lebih banyak energi daripada partikel yang tercipta dalam partikel terbesar. . bertabrakan di Bumi.

Saat ini, para ilmuwan masih belum memiliki jawaban jelas mengenai sumber sebenarnya dari sinar kosmik. Karena sebagian besar unsur-unsur tersebut terdiri dari proton, sifat bermuatan listriknya berarti bahwa unsur-unsur tersebut tidak bergerak dalam garis lurus, melainkan dibelokkan oleh medan magnet alam semesta. Artinya, informasi dasar tentang tempat lahir mereka akan hilang sesampainya di Bumi, tulis Kawata.

Oleh karena itu, dengan mempelajari jumlah, distribusi, dan spektrum energi sinar gamma ini, para ilmuwan dapat melihat sekilas asal usul radiasi kosmik.

Ilmuwan Tiongkok dan Eropa mengembangkan teleskop luar angkasa paling sensitif dari jenisnya

Karena terbatasnya sensitivitas detektor, pengamatan kabut sinar gamma di Bima Sakti sebelumnya dilakukan dengan teleskop luar angkasa dengan energi di bawah satu triliun elektron volt.

Ketika LHAASO selesai dibangun pada tahun 2021, LHAASO menjadi observatorium terbesar dan paling sensitif di dunia untuk mendeteksi sinar gamma dan sinar kosmik berenergi sangat tinggi. Komponen utama LHAASO disebut Kilometer Square Array, atau KM2A, yang mencakup sekitar 5.200 detektor elektromagnetik permukaan dan hampir 1.200 detektor muon bawah tanah.

Para peneliti pertama-tama menghilangkan lusinan sumber sinar gamma yang runcing – bukan menyebar – di galaksi. Mereka kemudian melakukan salah satu pengukuran paling komprehensif dan tepat terhadap distribusi suar gamma pada rentang energi yang luas 0,1-1 PeV dan di wilayah galaksi yang luas, termasuk tingkat galaksi dalam dan luar.

Yang mengejutkan mereka, jumlah sinar gamma tersebar yang diukur oleh LHAASO adalah dua hingga tiga kali lebih tinggi dari perkiraan tabrakan sinar kosmik dengan gas antarbintang.

Tiongkok sedang membangun teleskop laut dalam terbesar di dunia untuk mencari neutrino kosmik

Berbeda dengan ekspektasi, spektrum energi emisi gamma dapat dinyatakan dengan hukum daya tunggal tanpa diskontinuitas, hal ini bertentangan dengan teori populer yang menyatakan bahwa sinar kosmik berenergi sangat tinggi akan terperangkap oleh medan magnet galaksi dalam jangka waktu yang lama. , antara 10.000 dan 10 juta tahun yang lalu, sebelum mereka akhirnya keluar dari kolam.

“Perbedaan ini menunjukkan bahwa sumber tambahan sinar gamma tersembunyi di galaksi kita, atau kepadatan sinar kosmik berubah tergantung lokasi di galaksi kita,” kata Kawata, yang mengerjakan proyek kolaborasi Tiongkok-Jepang yang disebut Tibet AS-gamma. Pengalaman selama bertahun-tahun.

Kawata mencatat bahwa penting bagi detektor sinar kosmik utama dunia untuk saling mengkonfirmasi hasil pengamatan di masa depan.

Misalnya, peta Bima Sakti baru-baru ini yang dirilis oleh Kolaborasi IceCube pimpinan AS, yang mempelajari neutrino kosmik ribuan meter di bawah Kutub Selatan, telah memberikan bukti kuat adanya interaksi antara sinar kosmik dan gas antarbintang.

Dengan menyatukan potongan-potongan ini, para ilmuwan seharusnya dapat memperoleh lebih banyak pengetahuan tentang asal usul radiasi kosmik yang misterius, katanya.