Analiza gama-zračenja iz Mlečnog Puta u opsegu GeV-TeV energija

Univerzitet u Novom Sadu
Prirodno-matematički fakultet
Departman za fiziku

Analiza gama-zračenja iz Mlečnog
Puta u opsegu GeV-TeV energija

Završni rad

Mentor: dr Tijana Prodanović
Student: Miloš Kovačević
Novi Sad, 2012

Analiza gama-zračenja iz Mlečnog Puta u opsegu GeV-TeV energija

Analiza gama-zračenja iz Mlečnog Puta u opsegu GeV-TeV energija

1. Uvod

Difuzno γ-zračenje je blisko povezano sa kosmičkim zracima s obzirom da nastaje kao
posledica interakcije kosmičkih zraka sa česticama koje čine interstelarni medijum (ISM).
ISM se sastoji najviše od atoma vodonika u obliku veoma retkog gasa. Teorijski modeli koji
predviđaju spektar difuznog γ-zračenja su nastali pre prvih merenja.

Teleskop

EGRET

je počeo sa radom 1990. godine i bio je prvi ozbiljan pokušaj da se izmeri i

mapira difuzno γ-zračenje. On je merio zračenje u intervalu od 30 MeV do 30 GeV. Mereni
fluksevi su bili veći od predviđanja teorijskih modela [4].

Detektor

Milagro

je merio difuzno γ-zračenje na energijama reda veličine TeV. U ovom

slučaju  je  takođe  izmeren  „višak“  zračenja  u  odnosu  na  teorijski  model  [1].  Detektor  je
kasnije unapređen, a novi rezultati su bili u saglasnosti sa optimizovanim modelima (modeli
kod  kojih  su  neka  stroga  ograničenja  parametara  „olabavljena“  kako  bi  dali  izmerene
rezultate).  Neke  oblasti  u  galaksiji  su,  i  u  poređenju  sa  optimizovanim  modelima,  još  uvek
posedovale  „višak“  zračenja.  To  je  navelo  naučnike  da  objašnjenje  potraže  u  vidu  izvora  γ-
zračenja kao što su ostaci supernova i neutronske zvezde [3].

Teleskop

Fermi-LAT

je lansiran 2008. godine. On vrši merenja u intervalu od 30 MeV do 300

GeV. Godine 2012.

Fermi-LAT

tim je objavio prve podatke merenja. Podaci ukazuju da ne

postoji „višak“ zračenja u domeu GeV energija koje je prethodno registrovao manje precizni

EGRET

[4].

Svrha ovog rada je da uporedi merenja difuznog γ-zračenja koja potiču sa

Fermi-LAT

teleskopa (oblast GeV) i

Milagro

detektora (oblast TeV) kako bi se proverilo postojanje

„viška“ difuznog γ-zračenja u oblasti TeV energija koga je ustanovio prvi

Milagro

eksperiment [1].

Slika 1. Prikaz γ-zračenja sa celog neba na energijama većim od 100 MeV,

EGRET

[5].

Analiza gama-zračenja iz Mlečnog Puta u opsegu GeV-TeV energija

Mereni spektar kosmičkog zračenja se može predstaviti stepenim zakonom:

≡

(1)

Kada se predstavi u logaritamskoj skali zavisnost će biti linearna (

je nagib krive).

Slika 3. Energijski spektar kosmičkog zračenja.

Može se primetiti da kriva dva puta menja nagib, jednom na

eV i drugi put na

eV.

Koeficijent nagiba do

eV iznosi

= -2,75, zatim, od

eV do

eV iznosi

= -3,1

a nakon

= (-1, -2). Mora se uzeti u obzir da dati spektar važi za Sunčev sistem s

obzirom da je tu izmeren. Mogućnost da u drugim delovima galaksije spektar ima različit
nagib se počela uzimati u obzir nakon merenja izvršenih

EGRET

teleskopom i

Milagro

detektorom.

S obzirom da su kosmički zraci naelektrisane čestice, oni skreću u magnetnom polju galaksije.
Kada  dođu  do  Zemlje,  ne  može  se  znati  iz  kog  pravca  su  došli.  Jedino  se  za  čestice  sa
najvećim energijama zna da su došle iz AGJ-ova zato što im se upadne putanje poklapaju sa
lokacijama  poznatih  AGJ-ova.  Kosmički  zraci  koji  su  ubrzani  u  supernovama  posle
određenog  vremena  difunduju  kroz  prostor.  Ako  bi  se  posmatrala  oblast  ostatka  supernove
nedugo posle eksplozije, primetilo bi se da kosmički zraci nisu još u potpunost difundovali  i
utvrdilo  bi  se  da  potiču  iz  određenog  dela  prostora  (ostatak  supernove)  koji  bi  delovao  kao
izvor kosmičkog zračenja.