Onde está a energia carregada nas partículas?
Desta vez, a pista é a abundância de elementos diferentes nos raios cósmicos. Para a maior parte, as abundâncias corresponder a abundância de elementos na nuvem molecular gigante de que o sistema solar condensado, chamado de "o ambiente do sistema solar."
Mas não sempre. Em 1997, dados do ACE, uma nave espacial projetado para estudar os raios cósmicos e partículas de vento solar, mostrou que alguns isótopos são muito mais abundantes nos raios cósmicos que no fundo do sistema solar.
"O que é, de longe, o outlier é a relação de neon de 22 a 20 de neon", diz Robert W. Binns, PhD, professor de física e Super-TIGRE investigador principal. "Isso acabou por ser cinco vezes maior nos raios cósmicos que no fundo do sistema solar, e isso é uma diferença enorme."
A abundância de neon 22 levantou as sobrancelhas porque os cálculos de nucleossíntese e observações astronômicas mostram que é produzido copiosamente por Wolf-Rayet, um palco espetacular na evolução de estrelas nascem com uma massa superior a cerca de 30 massas solares.
A Nebulosa Crescent nos constelação Cygnus foi criado por fortes ventos soprando para fora da estrela Wolf-Rayet em seu centro. Os poderosos ventos de alta velocidade impulsionado por intensa luminosidade da estrela pode varrer o equivalente a massa da Terra fora da superfície da estrela a cada ano. Os cientistas acreditam que alguns raios cósmicos são Wolf-Rayet material de vento. JP Metsavainio (Anarchy Astro)
Durante a fase de Wolf-Rayet, as estrelas brilham tão intensamente a força da luz empurrando conjuntos exteriores se ferozes ventos estelares que percorrem a superfície da estrela, carregando uma Earth's-estima de material em menos de um ano.
"Nos ventos de estrelas Wolf-Rayet há muito neon 22", dizem Binns. "Assim, uma vez que foi entendido que neon 22 foi abundante em raios cósmicos, é provável seemly as estrelas Wolf-Rayet foram contribuir para eles.
"Nós não poderia contar com os nossos dados", diz Binns, "a menos que assumiu raios cósmicos tinha duas fontes. Um componente é material de fundo comum do sistema solar, apenas a poeira do cotidiano e gás que está mentindo por aí. O outro componente é o material das estrelas Wolf-Rayet ".
Outro ponto de vista de uma associação OB na Grande Nuvem de Magellenic. Salvas de explosões de supernovas dentro da associação são pensados para ser o motor que alimenta raios cósmicos. ESA / Hubble, da NASA e D. A Gouliermis
Para fazer o trabalho números, os físicos descobriram que tinham de acrescentar duas partes Wolf-Rayet materiais para oito partes meio interestelar.
Neste ponto, a imagem maior estava a começar a emergir. "A coisa sobre estrelas Wolf-Rayet," Binns diz, "é que eles estão quase todos encontrados em grupos frouxamente organizados de estrelas quentes e massivas chamadas associações OB."
Estes são aglomerados de estrelas que se formaram a partir de uma única nuvem interestelar e estão à deriva pelo espaço juntos. Noventa por cento das estrelas são pensados para ter formado em associações estelares, de que existem três tipos que se distinguem por propriedades das estrelas que abrigam.
As estrelas mais maciças nascem em associações OB consistindo de 10 a algumas centenas de estrelas de tipos espectrais O e B (os dois maciços, estrelas azuis). De alta velocidade ventos das estrelas e explosões de supernovas que chegarem ao fim de suas vidas curtas explodir cavidades enormes no meio interestelar, a partir do qual as estrelas restantes brilhar com ousadia diante.
Super-TIGRE antes do lançamento na Antártica com o engenheiro eletricista Richard Bose. O instrumento tem painéis fotovoltaicos em apenas um lado: um dispositivo chamado rotor delicadamente cutuca o instrumento para manter as matrizes olhar para o sol. Dana Braun
Ele estava começando a se parecer com os cientistas haviam pregado a evidência e selou o caso. Os ventos das estrelas Wolf-Rayet foram semeando o meio interestelar em associações OB com isótopos exóticos que foram arrastados e acelerado, juntamente com o material sistema regular solar, por uma saraivada de explosões de supernovas.
Um mini-mistério
Há um outro pequeno pedaço do quebra-cabeça que tanto Binns e Israel trazem, em parte porque é um exemplo tão puro dos métodos de raios cósmicos ciência.
A pergunta era: são coisas de raios cósmicos que foi feito e expulso em uma explosão de supernova? Ou são coisas de raios cósmicos que foi feita em uma supernova, spewn fora no meio interestelar, e depois acelerou um milhão de anos mais tarde, pela onda de choque da supernova outro?
E como você poderia dizer qual cenário é preciso?
Acontece que os isótopos de níquel dar a resposta. A maior parte do níquel é encontrado na natureza sob a forma de dois isótopos estáveis: 58 níquel e níquel 60. Níquel 59, no entanto, é radioactivo e não estáveis.
Importante de níquel 59 decai por captura de um de seus próprios elétrons, que converte um próton para um nêutron, transformando níquel em 59 de cobalto 59. Mas os raios cósmicos são núcleos nu, despojado de seus elétrons quando são acelerados a energias de raios cósmicos. Portanto, uma vez níquel 59 foi acelerado, é um núcleo estável que dure mais ou menos indefinidamente.
Ondas de choque de supernovas são considerados os motores que raios acceleratecosmic a velocidades próximas da velocidade da luz. Nesta imagem, de um remanescente de supernova em uma galáxia próxima, a cor vermelha traça uma onda de choque em expansão ea onda de choque de um azul que se recuperou de uma colisão com mais lento de gás em movimento e está se movendo para dentro. X-ray (NASA / CSC / SAO); óptico (NASA / HST); rádio: (ATNF / ATCA)
Se níquel 59 é feita em explosões de supernovas e acelerou rapidamente a energias de raios cósmicos, ele deve mostrar-se em raios cósmicos. Se, por outro lado, ela é feita em uma supernovas e, em seguida, a cerca de meio interestelar para alguns milhões de anos, não deve ser encontrada nos raios cósmicos.
Nem TIGER nem Super-TIGER pode identificar isótopos, mas estão a ser medido pelo instrumento CRIS no ACE. CRIS, como o Super-TIGER uma colaboração entre a Universidade de Washington, o Instituto de Tecnologia da Califórnia e da NASA Goddard Space Flight Center, foi lançado em órbita em 1997.
"Eu posso mostrar-lhe no corredor do histograma ACE de isótopos de níquel", diz Israel.
Vamos olhar. Há um pico agradável em níquel 58 e um pico agradável em níquel 60 e nada entre eles. No histograma de isótopos de cobalto, o níquel faltando 59 reaparece como cobalto 59.
"A matemática tudo funciona", diz Binss. "Níquel 59 tem uma meia-vida de cerca de 76 mil anos e supernova explodir em associações OB aproximadamente uma vez a cada milhão de anos, então não há tempo de ampla para o níquel a decair antes de ser acelerado."
O Super-TIGRE é perseguição
Se os cientistas são bastante certeza que eles sabem onde os raios cósmicos vêm, porque é uma equipe WUSTL liderada atualmente na Antártica lofting um instrumento de duas toneladas do tamanho de uma mesa de bilhar para o vórtice polar para pegar mais raios cósmicos? O que é o experimento Super-TIGRE procurando?
Se os cientistas só poderia ordenar os dados que eles queriam de um catálogo, eles pedem a abundância de todos os elementos que ocorrem naturalmente na tabela periódica e todos os seus isótopos.
Mas quando eles vão a campo para coletar os raios cósmicos, isso não é o que eles recebem. De cada 100 raios cósmicos que interceptam, apenas um será o núcleo de um elemento mais pesado que o hélio.
Mas a maioria das informações sobre raios cósmicos origens foi recolhida de que 1 por cento. Assim, a pedreira mais desejável é também a pedreira mais evasivo.
Mesmo que antecessor Super-tigre, tigre, voou para um recorde de 31,5 dias em 2001, seu detector foi atingido por apenas cerca de 300 partículas de elementos entre zinco e zircônio.
Isso é apenas cerca de 10 partículas por elemento, que não dão aos cientistas uma medida muito boa de sua abundância relativa. "Olha o tamanho dessas barras de erro", Binns diz apontando para um gráfico dos dados com uma careta de desgosto.
Super-tigre, que é muito maior do TIGRE, deve pegar cerca de oito vezes os raios cósmicos, se ele só pode ficar por muito tempo. Isso daria os cientistas muito melhor "estatísticas".
"Você também vai notar", diz Israel ", que, quando eu falar sobre explosões de supernovas acelerando as partículas Estou agitando os braços muito."
Enquanto os cientistas estão quase certos explosões de supernovas são o mecanismo de aceleração, ninguém tem certeza de como isso funciona. Mas Binns e Israel acha que uma pista está começando a surgir a partir dos dados de raios cósmicos.
Tem a ver com o gás e poeira. Não há muita coisa no espaço, mas não é vazio. Há um pouco de gás - cerca de um átomo de gás por centímetro cúbico e uma pitada de pó - não pó como em bolas de poeira, mas minúsculos grãos de areia ou coisas do tipo gelo.
Os dados sugerem que, quando o meio interestelar é acelerado, de alguma forma, a poeira começa a saltar sobre o gás. Um mecanismo de aceleração que iria fazer essa distinção foi proposta. Ela prevê que os voláteis mais pesados (o gás) deve ter mais raios cósmicos / relações do sistema solar que os mais leves, mas que os refratários (o pó) não iria exibir a dependência em massa.
"No entanto, os nossos dados indicam TIGRE similar (mas não idêntica) a dependência de massa para ambas as voláteis e refractários", diz Israel. "Então, uma das coisas principais que nós estamos procurando com Super-TIGRE é melhorada estatísticas para os elementos mais pesados, para que possamos fechar o refratário massa-dependência".
Victor Hess teria entendido. Quando ele subiu em seus balões para medir os raios cósmicos, ele estava repetindo uma experiência anterior. Em 1919 Theordor Wulf, um cientista alemão, tinha levado um detector para o topo da Torre Eiffel, em Paris, e descobriram que a radiação diminuiu em vez de aumentar, como ele subiu.
Hess subiu a 17.000 pés, mais de 30 vezes maior do que a Torre Eiffel é alto, porque ele suspeitava que melhores estatísticas eram necessárias. Ele estava certo.
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