Umjesto ulaganja u akceleratore čestica ovdje na Zemlji, fizičari bi mogli razmotriti samo puhanje nekoliko zvijezda. Kako se čestice kreću oko ostatka, ubrzavaju ih ogromna magnetska polja, koja se na kraju približavaju brzini svjetlosti. Slike sa Chandra pokazuju da se čestice ubrzavaju do maksimalne brzine koju predviđaju teorije.
Nove tragove o podrijetlu kozmičkih zraka, tajanstvene čestice visoke energije koje bombardiraju Zemlju, otkriveni su NASA-inim rentgenskim opservatorijom Chandra. Izuzetno detaljna slika ostataka eksplodirane zvijezde pruža presudan uvid u stvaranje kozmičkih zraka.
Astronomi su prvi put preslikali brzinu ubrzanja elektrona kozmičkih zraka u ostatak supernove. Nova karta pokazuje da se elektroni ubrzavaju blizu teoretski maksimalne brzine. Ovo otkriće pruža uvjerljive dokaze da su ostaci supernove ključna mjesta za aktiviranje nabijenih čestica.
Karta je stvorena od slike Kasiopeje A, 325-godišnjeg ostatka proizvedenog eksplozivnom smrću ogromne zvijezde. Plavi, mudri lukovi na slici prate rastući vanjski udarni val gdje se odvija ubrzanje. Ostale boje na slici prikazuju krhotine od eksplozije koja se zagrijala na milijune stupnjeva.
"Znanstvenici još od 1960-ih teoretiziraju da se u udarnom stanju magnetskih polja moraju stvoriti kozmičke zrake, ali ovdje možemo vidjeti da se to događa izravno", rekao je Michael Stage sa Sveučilišta u Massachusettsu, Amherst. "Objašnjenje odakle dolaze kozmičke zrake pomaže nam da razumijemo druge misteriozne pojave u visokoenergetskom svemiru."
Primjeri su ubrzanje nabijenih čestica do velike energije u širokom rasponu objekata, u rasponu od šokova u magnetosferi oko Zemlje do nevjerojatnih ekstragalaktičkih mlaznica koje proizvode supermasivne crne rupe i dugačke su tisuće svjetlosnih godina.
Znanstvenici su prethodno razvili teoriju kako bi objasnili kako napunjene čestice mogu biti ubrzane do ekstremno velike energije - putujući gotovo brzinom svjetlosti - odskakujući naprijed i nazad preko udarnog vala više puta.
"Elektroni prikupljaju brzinu svaki put kada pređu preko prednjeg udarca, kao da su u relativističkoj fliperici", rekao je član tima Glenn Allen iz Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge. "Magnetska polja su poput odbojnika, a udarci su poput leptira."
U svojoj analizi ogromnog skupa podataka, tim je uspio odvojiti rendgenske zrake koje dolaze iz ubrzavajućih elektrona od onih koje dolaze iz grijanih zvjezdanih krhotina. Podaci upućuju na to da se neki od tih elektrona ubrzavaju brzinom koja je blizu maksimalne predviđene teorijom. Kozmičke zrake sastoje se od elektrona, protona i iona od kojih je u X-zracima detektirati samo sjaj elektrona. Očekuje se da će se protoni i ioni, koji čine najveći dio kozmičkih zraka, ponašati slično elektronima.
"Uzbudljivo je vidjeti regije u kojima sjaj kozmičkih zraka zapravo nadmašuje plin od 10 milijuna stupnjeva zagrijan udarnim valovima supernove", rekao je John Houck, također s MIT-a. "To nam pomaže da shvatimo ne samo kako se kozmičke zrake ubrzavaju, već i kako se ostaci supernove razvijaju."
Kako se ukupna energija kozmičkih zraka iza udarnog vala povećava, magnetsko polje iza šoka mijenja se, zajedno s karakterom samog udarnog vala. Istraživanje uvjeta u šokovima pomaže astronomima da s vremenom prate promjene ostatka supernove, i na kraju bolje razumiju izvornu eksploziju supernove.
NASA-in centar za svemirske letjelice Marshall, Huntsville, Alabama, upravlja programom Chandra za Direkciju za naučnu misiju agencije. Smithsonian Astrophysical Observatory kontrolira znanost i operacije leta iz rendgenskog centra Chandra, Cambridge, Massachusetts.
Izvorni izvor: Chandra News Release
