Õhk teie pea kohal on elus nähtamatute duširuumidega. Kosmosest pärit võimsad osakesed löövad pidevalt atmosfääri, mis asub teie kohal, tekitades subatomaatilise kaskaadi, mis laseb valguse lähedale allapoole. Uurides, kust need allikad pärinevad ja mida nad meile universumi kohta räägivad, on kõrgveetõrje Cherenkovi (HAWC) vaatluskeskuse ülesanne, milleks on teleskoop, mis koosneb 300 hiiglasest puhastatud vee mahutist Mehhikos Sierra Negra vulkaani tipu lähedal.
HAWC eesmärk on leida kosmosest kõrgeima energiaga nähtused; sealhulgas eksootilised tähed, ülimassiivsed mustad augud ja hävitav tumeaine. Sellised nähtused tekitavad gammakiiri, footonid, mille optilise valguse energia on enam kui triljon korda suurem, kui me koos näeme, ja kosmilised kiired laetud aatomituumade energiakogused on kuni seitse korda suuremad kui prootonite energia, mis on purunenud suure Hadroni põrkepiirkonnas. Mõlema päritolu jääb paljude saladuste varju, mistõttu HAWC jälgib pidevalt suurt osa taevast, lootuses mõne lahti harutada.
Kui ülikõrge energiaga osake siseneb Maa atmosfääri ja jookseb õhumolekuliks, tekitab saadud reaktsioon uusi subatomilisi osakesi. Kõik need sisaldavad tohutult energiat ja seetõttu jätkavad nad purustamist ning reageerimist ja tekitavad üha enam osakesi üha laienevas laviinis, mis levib maapinnale jõudes umbes 100 meetri ringis. See osakestega dušš läbib teleskoobi mahuteid, liikudes kiiremini kui valguse kiirus vees (mis on umbes kolm neljandikku kiirusest vaakumis), luues helipoomi optilise ekvivalendi - ultraviolettvalguse purunemise, mida nimetatakse Cherenkovi kiirguseks. Iseloomustades täpselt seda, kuidas ja millal osakesed puutuvad kokku puhastatud veepaakidega, saavad teadlased kindlaks teha, kus taevas allikas asub.
Igal sekundil registreeritakse HAWC-s umbes 20 000 sellist hoovihma, kuid peaaegu kõik on kosmilised, mitte gammakiired. Kuna kosmilised kiired on laetud, muudavad magnetväljad nende lennuteed universumis läbi, mis tähendab, et nende lähtepunkte pole võimalik kindlaks teha. Gammakiired on palju harvemad - HAWC näeb neist päevas umbes 1000 -, kuid nad suunavad otse tagasi oma allikate juurde. Varasemad gammakiirte teleskoobid pidid tavaliselt olema suunatud konkreetsetele täppidele taevas, sageli alles pärast seda, kui teadlasi on hoiatatud mõne seal esineva suure energiatarbimisega nähtuse kohta. Kuna HAWC vaatab kogu aeg universumi poole, on tal parem võimalus need harvad välgud üles võtta.
2015. aasta märtsis valminud observatoorium andis hiljuti välja oma esimese aasta andmed - taevakaardi, mis paljastab umbes 40 ülirohke allikat, paljud meie Linnutee galaktikast. "Need pole täppistehased, " ütles HAWC pressiesindaja Los Alamose riikliku labori füüsik Brenda Dingus.
Enamik neist on supernoova jäänused, mis on hiiglasliku tähe surma ajal aset leidnud võimsa plahvatuse tagajärjed. Kui nende plahvatuste lööklained laienevad väljapoole, satuvad nad suure kiirusega ümbritsevasse gaasi ja tolmu, tekitades gammakiirgust - protsess, mis võib jätkuda tuhandeid aastaid. HAWC meeskond loodab selle evolutsiooni eri etappides avastada supernoovade jäänuseid ja ühendada oma andmed teiste, erinevatel lainepikkustel töötavate teleskoopide andmetega, et välja mõelda selle keeruka protsessi üksikasjad. Kuna supernoova jäänustel on võimsad magnetväljad, püüavad nad kinni ja kiirendavad laetud osakesi, luues kosmilisi kiirte. Arvatakse, et enamik kosmilistest kiirtest pärineb just sellistest kohtadest, kuid neid võivad tekitada ka pulsaarid - kiiresti pöörlevad ülikiired neutronitähed, mis kiirgavad kiirguskiirgust - ja üksteist tiirlevad mustad augud. HAWC aitab teadlastel kindlaks määrata kõigi nende erinevate kosmiliste osakeste kiirendite koguvõimsus.
HAWC andmed sisaldavad ka mitmeid eredaid objekte, mis asuvad väljaspool galaktikat. Kuna nad asuvad nii kaugel, peavad need allikad paistma nagu universumi prožektorid. Mõned neist on aktiivsed galaktilised tuumad, noored galaktikad, mille keskne supermassiivne must auk on toomas tohutule gaasi- ja tolmuräimele. Kui aine keerleb ümber musta augu, kuumeneb see, vabastades kolossaalsed kiirgusjoad. HAWC on näinud, et need struktuurid perioodiliselt süttivad, kuid selle põhjused jäävad teadmata.
Samuti loodab observatoorium tuvastada gammakiirguse purunemisi, mis on tuntud universumi kõige energilisemad nähtused. Arvatakse, et kui supermassiivne täht variseb musta auku, vabastavad need plahvatused mõne sekundiga sama palju energiat kui meie päike kogu oma elu jooksul. Kuna need on nii mööduvad, on teadlastel olnud keeruline neid uurida, kuid HAWC-d, mis jälgib pidevalt taevast, on oodata vähemalt paar aastas.
Siis on seal tõeliselt revolutsiooniline värk, mida HAWC võiks potentsiaalselt jälgida. "Tume aine oleks kõige lahedam asi, mida leida, " ütles Dingus.
Ehkki teadlased näevad selle kummalise materjali gravitatsioonilisi efekte universumis, ei tekita tume aine elektromagnetilist kiirgust ja tavalistes teleskoopides seda ei teki. Kuid mõned teoreetikud spekuleerivad, et tumeda aine osakesed võivad üksteisega kokku sattuda ja hävida - protsess, mis peaks tekitama gammakiiri. Sellistes kohtades nagu kääbus-sferoidsed galaktikad, mis on peaaegu täielikult valmistatud tumedast ainest, peaks seda hävimist pidevalt esinema. Siiani pole keegi nendest nõrkadest väikestest galaktikatest märkimisväärset gammakiirgust näinud, kuid kogu aeg avastatakse uusi, mis suurendab võimalust astronoomia ühe suurima müsteeriumi avamiseks.
Mida kauem HAWC universumisse vaatab, seda sügavamaks ja üksikasjalikumaks tema vaatlused saavad. Vaatluskeskuse esialgne juhtimine peaks praegu lõppema 2020. aastal. "Aga kui näeme midagi lahedat, siis võib-olla jookseme kauemaks, " ütles Dingus.
