Zvětšit obrázek

Objekt, HESS J1614-518: vlevo v rentgenovém záření (Suzaku), vpravo v záření gama (H.E.S.S.). Kredit: JAXA/H.E.S.S.

Tyto kosmické „výkonné stroje“ produkují obrovské množství energie a částice urychlují téměř na rychlost světla.

Zvětšit obrázek

Japonská rentgenová družice Suzaku. Kredit: JAXA

Ale o těchto zdrojích je známo velmi málo, protože byly objeveny teprve nedávno. „Pochopení těchto objektů je jedním z nejzajímavějších problémů astrofyziky,“ říká Takayasu Anada (Institute for Space and Astronautical Science, Kanagawa, Japonsko), vedoucí autor. Anada představil práci minulý týden na vědecké konferenci v San Diegu (Suzaku science conference in San Diego, Calif., 10. - 12. prosince 2007).

Tyto záhadné objekty byly objeveny teprve v posledních letech teleskopem H.E.S.S. v africké Namibii (Gamsberg). H.E.S.S. nepřímo zjistil velice pronikavé gama záření přicházející z vesmíru. Toto gama záření je nejenergetičtější forma „světla“ vůbec kdy objevená. H.E.S.S. a další podobné systémy otevřely nové odvětví astronomie.

H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) – systém čtyř pozemních stereoskopických detektorů pro vysoké energie (gama záření), které sledují Čerenkovovo záření. Na projektu, který realizuje Max-Planckův Institut v Heidelbergu, spolupracují vědci, inženýři a technici z Německa, Francie, Anglie, Irska, JAR a Namibie. Průměr zrcadel je 12 metrů. Zkratka projektu má připomínat Viktora Hesse, který v roce 1912 objevil kosmické záření.

Samotné gama záření je pohlceno vysoko v zemské atmosféře. Ale gama částice jsou tak energetické, že po vstupu do atmosféry vytvoří spršku spousty tisíc částic (hlavně elektronů a pozitronů), které vyzařují modré Čerenkovovo záření, to pak lze detekovat pozemskými teleskopy. H.E.S.S. objevuje toto modré světlo, jehož intenzita a směr prozrazují energii a pozici zdroje gama paprsků.

Zvětšit obrázek

Jeden z prvků systému HESS (Namibie). Kredit: H.E.S.S.

Objekty objevené detektory H.E.S.S. nesou název tohoto systému a pak následují souřadnice objektu na obloze, např. HESS J1837-069. Obrazy z teleskopu H.E.S.S. nejsou dost ostré na to, aby astronomové mohli odhalit přesnou polohu a kde nebo jak jsou částice urychlovány. Pro rozřešení tohoto problému byla na některé z těchto objektů HESS zaměřena japonská rentgenová družice Suzaku (JAXA). Jakékoliv objekty, které jsou schopny vysílat vysoce energetické gama záření, budou také produkovat rentgenové záření a Suzaku je zejména citlivá na vysokoenergetické (tvrdé) rentgenové záření.

Družice Suzaku (bájný „Červený pták“, chránící lidi před zlými mocnostmi a přinášející štěstí) startovala 10. července 2005 z japonského kosmodromu. Japonská kosmická agentura JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) spolupracuje s japonskými univerzitami a institucemi a s Goddard Space Flight Center (NASA).

Když Anada a jeho kolegové zamířili Suzaku na zdroj známý jako HESS J1837-069, zjistili, že rentgenové spektrum je nápadně podobné rentgenovému spektru plynných oblaků, které jsou odfouknuty od hroutící se hvězdy, známé jako pulsar (rychle rotující neutronové hvězdy). Mlhovina vysílá tvrdé rentgenové záření, jehož výkon zůstává relativně stálý po velmi dlouhou dobu. „Původ gama paprsků vysílaných z objektu HESS J1837-069 zůstává nejasný, ale myslíme si, že zdrojem může být mlhovina kolem pulsaru pozorovaná družicí Suzaku,“ říká Anada.

Rentgenové observatoře Chandra (NASA) a XMM-Newton (ESA) odhalily další zdroje H.E.S.S. - také mlhoviny kolem pulsarů. Kombinací gama záření a rentgenového pozorování se ukázalo, že mlhoviny kolem pulsarů jsou běžnější a energetičtější než astronomové očekávali.

 

Suzaku bájný („Červený pták“). Kredit: Andrew/CMU

Další skupina, kterou vede Hironori Matsumoto (University of Kyoto, Kjóto, Japonsko), zamířila Suzaku na HESS J1614-518. Tento zdroj patří mezi objekty, známé jako „dark particle accelerators“ („temné urychlovače částic“), protože jejich ultravysoké energie urychlují částice na rychlosti blízké rychlosti světla a „mění“ je na kosmické záření. Ale co jsou tyto objekty zač a jaké druhy částic jsou urychlovány?

Pomocí Suzaku vědci přece jen poodkrývají roušku tajemství. Elektrony urychlené na velkou rychlost se pohybují spirálovitě kolem magnetických siločár, pronikají do vesmíru a generují bohaté rentgenové záření. Naopak protony, které jsou 2000krát těžší než elektrony, jen u málokterého objektu zapříčiní rentgenové záření. Matsumoto na konferenci oznámil, že HESS J1614-518 je velmi slabý rentgenový vysílač. „Tento výsledek ukazuje, že vysokoenergetické záření protonů je vyprodukované v tomto objektu,“ říká Matsumoto.

Suzaku také pozorovala dva další „HESS - temné urychlovače částic“, ale na dané pozici nenalezla žádné jasné rentgenové protějšky. Proto tyto zdroje rovněž musí fungovat jako slabé rentgenové vysílače, u nichž jsou ve většině případů urychlovány protony. Jak Matsumoto říká, „při používání vysoké citlivosti družice Suzaku, můžeme najít výrazné kandidáty na původ kosmických záření“, protože nejenergetičtější kosmické záření bývá tvořeno těžšími částicemi.

On-line interaktivní katalog gama záření velmi vysokých energií  (TeV)

Zdroj:  NASA/Goddard Space Flight Center