Vo vlne mediálnych správ najnovšie štúdie, ktoré uskutočnil Fermi Gamma-ray Space Telescope od NASA, osvetľujú svet časticovej astrofyziky správou o tom, ako by supernovy mohli byť predchodcom kozmického žiarenia. Zvyšok sú elektróny a atómové jadrá. Keď sa stretnú s magnetickým poľom, ich cesty sa zmenia ako nárazník v zábavnom parku - ale nie je nič zábavného o tom, že nepozná ich pôvod. Teraz sa štyri roky tvrdej práce vedcov v Inštitúte Kavli pre astrofyziku a kozmetiku častíc v Kavli Národného akcelerátora laboratória SLAC (DOE) SLAC vyplatili. Existujú dôkazy o tom, ako sa rodia kozmické lúče.
„Energie týchto protónov sú ďaleko za hranicami toho, čo môžu najsilnejšie časticové zrážače na Zemi vyrobiť,“ uviedol Stefan Funk, astrofyzik z inštitútu Kavli a Stanfordskej univerzity, ktorý túto analýzu viedol. „V minulom storočí sme sa veľa dozvedeli o kozmických lúčoch, keď sem dorazili. Dokonca sme mali silné podozrenie o zdroji ich zrýchlenia, ale donedávna sme nemali jednoznačné dôkazy, ktoré by ich podporili. “
Až doteraz vedci jasne nevedeli o niektorých podrobnostiach - napríklad o tom, ktoré atómové častice by mohli byť zodpovedné za emisie z medzihviezdneho plynu. Aby pomohli svojmu výskumu, veľmi podrobne preskúmali zvyšky supernovy emitujúce gama žiarenie - známe ako IC 443 a W44. Prečo ten rozpor? V tomto prípade gama lúče zdieľajú podobné energie s protónmi a elektrónmi kozmického žiarenia. Na ich oddelenie vedci odhalili neutrálny pion, produkt protónov kozmického žiarenia, ktorý narúša normálne protóny. Keď sa to stane, pion sa rýchlo rozpadne na sadu gama lúčov, zanechávajúc signatúrny pokles - taký, ktorý poskytuje dôkaz vo forme protónov. Protóny vzniknuté v procese známom ako Fermiho urýchlenie zostávajú v zajatí v rýchlo sa pohybujúcej prednej časti supernovy a nie sú ovplyvnené magnetickými poľami. Vďaka tejto vlastnosti ich mohli astronómovia vystopovať priamo k ich zdroju.
„Objavom je fajčiarska pištoľ, že tieto dva zvyšky supernovy produkujú zrýchlené protóny,“ uviedol vedecký výskumník Stefan Funk, astrofyzik v Inštitúte kaviálneho astrofyziky a kozmológie Kavli na Stanfordskej univerzite v Kalifornii. "Teraz môžeme pracovať na lepšom porozumení toho, ako zvládajú tento výkon a na zistení, či je tento proces spoločný pre všetky zvyšky, v ktorých vidíme emisie gama žiarenia."
Sú to malé rýchlomery? Betcha. Zakaždým, keď častice prechádzajú cez prednú časť nárazu, získava asi o 1% vyššiu rýchlosť - prípadne dosť, aby sa uvoľnila ako kozmický lúč. "Astronauti zdokumentovali, že skutočne vidia záblesky svetla spojené s kozmickými lúčmi," poznamenal Funk. "Je to jeden z dôvodov, prečo obdivujem ich statočnosť - prostredie tam je naozaj dosť ťažké." Funk dodal, že ďalším krokom v tomto výskume je pochopenie presných detailov mechanizmu zrýchlenia a tiež maximálnych energií, na ktoré zvyšky supernovy môžu urýchliť protóny.
Štúdie však nekončia. Počas dôkladnej pozorovacej analýzy srbského astronóma Sladjany Nikoličovej (Inštitút Maxa Plancka pre astronómiu) sa objavili ďalšie dôkazy o tom, že zvyšky supernov pôsobia ako urýchľovače častíc. Pozreli sa na zloženie svetla. Nikolic vysvetľuje: „Toto je prvýkrát, kedy sme sa mohli podrobne pozrieť na mikrofyziku v oblasti nárazov a okolo nej. Priamo pred otrasom sme našli dôkazy o prekurzorovej oblasti, ktorá sa považuje za predpoklad produkcie kozmického žiarenia. Prekurzorová oblasť je tiež zahrievaná tak, ako by sa dalo očakávať, keby protóny prenášali energiu z oblasti priamo za nárazom. “
Nikolic a jej kolegovia využili spektrograf VIMOS na veľmi veľkom ďalekohľade Európskej južnej observatória v Čile, aby pozorovali a dokumentovali krátku časť nárazovej prednej časti supernovy SN 1006. Táto nová technika sa nazýva integrálna poľná spektroskopia - prvý proces čo umožňuje astronómom dôkladne preskúmať zloženie svetla zo zvyšku supernovy. Kevin Heng z Bernskej univerzity, jeden z vedúcich Nikoličovej dizertačnej práce, hovorí: „Sme mimoriadne hrdí na to, že sa nám podarilo integrovanú poľnú spektroskopiu používať dosť netradičným spôsobom, pretože sa zvyčajne používa na štúdium galaxie s vysokým červeným posunom. Dosiahli sme tak úroveň presnosti, ktorá ďaleko presahuje všetky predchádzajúce štúdie. “
Je to skutočne zaujímavý čas bližšie sa pozerať na zvyšky supernov - najmä pokiaľ ide o kozmické lúče. Ako Nikolic vysvetľuje: „Bol to pilotný projekt. Emisie, ktoré sme pozorovali zo zvyšku supernovy, sú veľmi, veľmi slabé v porovnaní s obvyklými cieľovými objektmi pre tento typ nástroja. Teraz, keď vieme, čo je možné, je skutočne vzrušujúce premýšľať o následných projektoch. “ Glenn van de Ven z Inštitútu Maxa Plancka pre astronómiu, ďalšieho spoluručiteľa spoločnosti Nikolic a odborníka na integrálnu poľnú spektroskopiu, dodáva: „Tento druh nového observačného prístupu by mohol byť kľúčom k vyriešeniu hádanky o tom, ako sa vyrábajú kozmické lúče v zvyšky supernovy. ““
Riaditeľ Kavliho inštitútu Roger Blandford, ktorý sa podieľal na analýze Fermiho, povedal: „Je vhodné, že taká jasná demonštrácia ukazujúca zvyšky supernov urýchľuje kozmické žiarenie, keď sme oslavovali 100. výročie ich objavenia. Prináša domov, ako rýchlo postupujú naše možnosti objavovania. “
Pôvodné zdroje príbehov a ďalšie čítanie: Nový prístup v honbe za urýchľovačom kozmických častíc, Fermi Proves zo zvyškov spoločnosti Supernova od spoločnosti NASA produkuje kozmické lúče a dôkaz: Kozmické lúče pochádzajú z vybuchujúcich hviezd.
