U valu medijskih objava, najnovije studije NASA-inog svemirskog teleskopa Fermi osvjetljavaju svijet astrofizike čestica s vijestima o tome kako bi supernove mogle biti potomci kozmičkih zraka. Ostalo su elektroni i atomska jezgra. Kad se susretnu s magnetskim poljem, njihove se staze mijenjaju kao kolica u ambijentu u zabavnom parku - ali nema ništa zabavno od nepoznavanja njihovog porijekla. Sada, četiri godine napornog rada znanstvenika s Kavli instituta za astrofiziku i kozmologiju čestica pri Nacionalnom laboratoriju za ubrzavanje SLAC-a Ministarstva energetike (DOE) isplatili su se. Postoje dokazi kako se rađaju kozmičke zrake.
"Energije ovih protona daleko su više od onoga što mogu stvoriti najmoćniji sudari čestica na Zemlji", rekao je Stefan Funk, astrofizičar s Instituta Kavli i Sveučilišta Stanford, koji je vodio analizu. "U prošlom stoljeću smo naučili mnogo o kozmičkim zrakama čim dođu ovamo. Čak smo imali snažne sumnje u izvor njihovog ubrzanja, ali nismo donedavno imali nedvosmislene dokaze. "
Do sada, znanstvenici nisu bili jasni u pojedinostima - kao što su atomske čestice koje bi mogle biti odgovorne za emisije iz međuzvjezdanih plinova. Kako bi pomogli u istraživanju, pomno su pogledali par gama zraka koji emitiraju ostatke supernove - poznati kao IC 443 i W44. Zašto nepodudaranje? U ovom slučaju gama zrake dijele slične energije sa protonovima i elektronima kozmičkih zraka. Kako bi ih razdvojili, istraživači su otkrili neutralni pion, proizvod protona kozmičkih zraka koji utječu na normalne protone. Kad se to dogodi, pion se brzo raspada u skup gama zraka, ostavljajući potpisni pad - onaj koji pruža dokaz u obliku protona. Stvoren u procesu poznatom kao Fermijevo ubrzanje, protoni ostaju zatočeni u brzo kretanjem fokusa supernove i na njih ne utječu magnetska polja. Zahvaljujući ovom imanju, astronomi su ih mogli pratiti natrag izravno do njihovog izvora.
„Otkriće je pušač da ove dvije ostatke supernove proizvode ubrzane protone“, rekao je glavni istraživač Stefan Funk, astrofizičar s Kavli instituta za astrofiziku i kozmologiju čestica na Sveučilištu Stanford u Kaliforniji. "Sada možemo raditi na boljem razumijevanju načina na koji upravljaju ovim podvigom i utvrđujemo je li postupak zajednički svim ostacima gdje vidimo emisiju gama zraka."
Jesu li oni mali brzinski? Možeš se kladiti. Svaki put kad čestica prođe kroz prednju šok, postiže oko 1% veću brzinu - na kraju dovoljno da se oslobodi kao kozmička zraka. "Astronauti su dokumentirali da zapravo vide bljeskove svjetlosti povezane s kozmičkim zrakama", primijetio je Funk. "To je jedan od razloga što se divim njihovoj hrabrosti - okruženje vani je stvarno prilično teško." Sljedeći korak u ovom istraživanju, dodao je Funk, jest razumjeti točne detalje mehanizma ubrzanja i maksimalne energije do kojih ostaci supernove mogu ubrzati protone.
Međutim, studije se tu ne završavaju. Još novih dokaza o ostacima supernova koji se ponašaju poput akceleratora čestica pojavilo se tijekom pažljive opservacijske analize srbijanske astronomice Slađane Nikolić (Institut za astronomiju Maxa Plancka). Pogledali su sastav svjetla. Nikolić objašnjava: „Ovo je prvi put da smo mogli detaljno pogledati mikrofiziku u i oko područja šoka. Pronašli smo dokaze za područje prethodnika neposredno pred šokom, za koji se smatra da je preduvjet proizvodnje kozmičkih zraka. Također, područje prekursora zagrijava se upravo onako kako bi se moglo očekivati da postoje protoni koji nose energiju iz regije neposredno iza šoka. "
Nikolić i njene kolege koristili su spektrograf VIMOS na vrlo velikom teleskopu evropskog južnog opservatorija u Čileu za promatranje i dokumentiranje kratkog presjeka udarnog fronta supernove SN 1006. Ova nova tehnika poznata je kao integralna poljska spektroskopija - prvi postupak što astronomima omogućuje temeljit pregled sastava svjetlosti iz ostatka supernove. Kevin Heng sa Sveučilišta u Bernu, jedan od supervizora Nikolićevog doktorskog rada, kaže: „Posebno smo ponosni na činjenicu da smo uspjeli koristiti integralnu poljsku spektroskopiju na prilično neortodoksan način, jer se obično koristi za proučavanje visoko crvene galaksije. Pri tome smo postigli razinu preciznosti koja daleko nadmašuje sve dosadašnje studije. "
Zaista je intrigantno vrijeme da se bliži pogled na ostatke supernove, posebno u odnosu na kozmičke zrake. Kako Nikolić objašnjava: „Ovo je bio pilot projekat. Emisije koje smo opazili iz ostatka supernove su vrlo, vrlo slabe u usporedbi s uobičajenim ciljnim objektima za ovu vrstu instrumenata. Sada kada znamo što je moguće, zaista je uzbudljivo razmišljati o naknadnim projektima. " Glenn van de Ven s Instituta Max Planck za astronomiju, Nikolićev drugi nadzornik i stručnjak za integralnu poljsku spektroskopiju, dodaje: „Ovakav novi novi način promatranja mogao bi biti ključ za rješavanje zagonetke o tome kako se stvaraju kozmičke zrake u ostaci supernove. "
Direktor Instituta Kavli Roger Blandford, koji je sudjelovao u Fermijevoj analizi, rekao je: "Prikladno je da takva jasna demonstracija koja pokazuje ostatke supernove ubrzava kozmičke zrake kada smo proslavili stotu obljetnicu njihovog otkrića. Donosi kući kako brzo napreduju naše mogućnosti otkrivanja. "
Izvorni izvori priče i dalje čitanje: Novost u pristupu lovu za akceleratorom kozmičkih čestica, NASA-in Fermi dokazuje da ostaci Supernove proizvode kozmičke zrake i dokaz: Kozmički zraci potječu od eksplozivnih zvijezda.
