Într-un val de comunicate de presă, ultimele studii realizate de Telescopul spațial cu raze Gamma de la NASA luminesc lumea astrofizicii de particule, cu știri despre modul în care supernovele ar putea fi progenitorul razelor cosmice. Restul sunt electroni și nuclei atomici. Când se întâlnesc cu un câmp magnetic, traseele lor se schimbă ca o mașină de protecție într-un parc de distracții - dar nu este nimic amuzant să nu-și cunoască originile. Acum, patru ani de muncă asiduă făcută de oamenii de știință de la Institutul Kavli pentru Astrofizica și Cosmologia Particulelor de la Laboratorul Național de Accelerare SLAC al Departamentului Energiei (DOE) SLAC a dat rezultate. Există dovezi despre cum se nasc razele cosmice.
„Energiile acestor protoni sunt cu mult peste ceea ce pot produce cei mai puternici colizori de particule de pe Pământ”, a spus Stefan Funk, astrofizician la Institutul Kavli și la Universitatea Stanford, care a condus analiza. „În secolul trecut am învățat multe despre razele cosmice pe măsură ce ajung aici. Am avut chiar suspiciuni puternice cu privire la sursa de accelerare a acestora, dar nu am avut dovezi fără ambiguitate pentru a le sprijini până de curând. "
Până acum, oamenii de știință nu știau anumite detalii - cum ar fi ce particule atomice ar putea fi responsabile pentru emisiile provenite din gazul interstelar. Pentru a-și ajuta cercetarea, ei au aruncat o privire foarte atentă la o pereche de resturi de supernove care emit raze gamma - cunoscute sub numele de IC 443 și W44. De ce discrepanța? În acest caz, razele gamma au energii similare cu protonii și electronii cu raze cosmice. Pentru a le separa, cercetătorii au descoperit pionul neutru, produsul protonilor cu raze cosmice care afectează protonii normali. Când se întâmplă acest lucru, pionul se descompune rapid într-un set de raze gamma, lăsând un declin al semnăturii - unul care oferă dovadă sub formă de protoni. Creați într-un proces cunoscut sub numele de Fermi Acceleration, protonii rămân captivi în fața de șoc în mișcare rapidă a supernovei și nu sunt afectați de câmpurile magnetice. Datorită acestei proprietăți, astronomii au putut să-i urmărească direct la sursa lor.
"Descoperirea este arma de fumat că aceste două rămășițe de supernove produc protoni accelerate", a spus cercetătorul principal Stefan Funk, astrofizician la Institutul Kavli pentru Astrofizica și Cosmologia de particule de la Universitatea Stanford din California. „Acum putem lucra pentru a înțelege mai bine cum gestionează acest obiectiv și pentru a determina dacă procesul este comun tuturor resturilor în care vedem emisii de raze gamma.”
Sunt mici vitești? Pui pariu. De fiecare dată când particulele trec prin fața de șoc, câștigă cu aproximativ 1% mai multă viteză - în cele din urmă suficient pentru a se elibera ca rază cosmică. „Astronauții au documentat că, de fapt, văd licăriri de lumină asociate razelor cosmice”, a notat Funk. "Este unul dintre motivele pentru care admir vitejia lor - mediul de acolo este foarte greu." Următorul pas în această cercetare, a adăugat Funk, este de a înțelege detaliile exacte ale mecanismului de accelerare și, de asemenea, energiile maxime la care resturile de supernove pot accelera protonii.
Cu toate acestea, studiile nu se termină acolo. Mai multe dovezi noi ale resturilor de supernove care acționează ca acceleratori de particule au apărut în timpul analizei observaționale atente de către astronomul sârb Sladjana Nikolic (Institutul Max Planck pentru Astronomie). Au aruncat o privire asupra compoziției luminii. Nikolic explică: „Este pentru prima dată când am putut să aruncăm o privire detaliată asupra microfizicii din regiunea de șoc și din jurul acesteia. Am găsit dovezi pentru o regiune precursoare direct în fața șocului, care se crede a fi o condiție prealabilă a producției de raze cosmice. De asemenea, regiunea precursoare este încălzită la fel cum s-ar fi așteptat dacă ar exista protoni care transportă energia din regiune direct în spatele șocului. ”
Nikolic și colegii săi au angajat spectrograful VIMOS la Observatorul European de Sud, foarte mare telescop din Chile, pentru a observa și documenta o secțiune scurtă din fața de șoc a supernovei SN 1006. Această nouă tehnică este cunoscută sub numele de spectroscopie integrală - un proces pentru prima dată. ceea ce permite astronomilor să examineze amănunțit compoziția luminii din rămășița supernovei. Kevin Heng, de la Universitatea din Berna, unul dintre supraveghetorii lucrărilor de doctorat ale lui Nikolic, spune: „Suntem deosebit de mândri de faptul că am reușit să folosim spectroscopie integrală într-un mod destul de neortodox, deoarece este de obicei folosit pentru studiul galaxii high-redshift. În acest sens, am obținut un nivel de precizie care depășește cu mult toate studiile anterioare. ”
Este într-adevăr un moment intrigant pentru a privi mai atent resturile de supernove - mai ales în ceea ce privește razele cosmice. După cum explică Nikolic: „Acesta a fost un proiect pilot. Emisiile pe care le-am observat din rămășița supernovei sunt foarte, foarte slabe, în comparație cu obiectele obișnuite pentru acest tip de instrument. Acum că știm ce este posibil, este foarte interesant să ne gândim la proiecte de urmărire. ” Glenn van de Ven al Institutului Max Planck pentru Astronomie, celălalt co-supervizor al lui Nikolic și un expert în spectroscopie integrală, adaugă: „Acest tip de abordare observațională nouă ar putea fi cheia rezolvării puzzle-ului modului în care se produc razele cosmice. resturi de supernove. "
Directorul Institutului Kavli, Roger Blandford, care a participat la analiza Fermi, a declarat: „Este potrivit ca o demonstrație atât de clară care arată resturile de supernove să accelereze razele cosmice, în timp ce am sărbătorit 100 de ani de la descoperirea lor. Acesta aduce acasă cât de repede avansează capacitățile noastre de descoperire. "
Surse originale de poveste și lectură ulterioară: O abordare nouă în căutarea acceleratorului de particule cosmice, Fermi dovedește resturile Supernove ale NASA produc raze cosmice și Dovada: Razele cosmice provin din stele care explodează.
