V valu medijskih objav so najnovejše študije, ki jih je opravil Nasin vesoljski teleskop Fermi Gama, osvetlile svet astrofizike delcev z novico o tem, kako bi supernove lahko postale izviralec kozmičnih žarkov. Ostali so elektroni in atomska jedra. Ko se srečajo z magnetnim poljem, se njihove poti spremenijo kot odbijač v zabaviščnem parku - toda nič nenavadnega ni, če ne poznajo svojega izvora. Zdaj se je štiri leta trdega dela, ki so ga opravili znanstveniki z Kavlijevega inštituta za astrofiziko in kozmologijo delcev v nacionalnem laboratoriju za pospeševanje SLAC Ministrstva za energijo. Obstajajo dokazi, kako se rojevajo kozmični žarki.
"Energije teh protonov so daleč od tistega, kar lahko proizvedejo najmočnejši trki delcev na Zemlji," je dejal Stefan Funk, astrofizik z Inštituta Kavli in univerze Stanford, ki je vodil analizo. "V zadnjem stoletju smo se naučili veliko o kozmičnih žarkih, ko prispejo sem. Imeli smo celo močne sume o izvoru njihovega pospeševanja, vendar do nedavnega nismo imeli nedvoumnih dokazov, ki bi jih podkrepili. "
Do zdaj znanstveniki niso bili razvidni o nekaterih podrobnostih - na primer, kateri atomski delci so lahko odgovorni za emisije medzvezdnega plina. V pomoč pri svojih raziskavah so si natančno ogledali par gama žarkov, ki oddajajo ostanke supernove - znani kot IC 443 in W44. Zakaj razhajanje? V tem primeru gama žarki delijo podobno energijo s protoni in elektroni kozmičnih žarkov. Da bi jih ločili, so raziskovalci odkrili nevtralni pion, produkt protonov kozmičnih žarkov, ki vplivajo na normalne protone. Ko se to zgodi, pion hitro razpade v niz gama žarkov, pri čemer pusti podpisni padec - tisti, ki zagotavlja dokaz v obliki protonov. Ustvarjeni v procesu, imenovanem Fermijeva pospeška, protoni ostanejo v ujetništvu v hitro premikajočem se udarnem predelu supernove in nanje ne vplivajo magnetna polja. Zahvaljujoč tej lastnosti so jih astronomi lahko izsledili nazaj do njihovega vira.
"Odkritje je kajenje pištolo, da ta dva ostanka supernove proizvajata pospešene protone," je dejal vodilni raziskovalec Stefan Funk, astrofizik z Kavli inštituta za astrofiziko in kozmologijo delcev na univerzi Stanford v Kaliforniji. "Zdaj si lahko prizadevamo za boljše razumevanje, kako obvladajo ta podvig, in ugotoviti, ali je postopek skupen za vse ostanke, kjer vidimo emisijo gama žarkov."
Ali so majhni hitrostniki? Staviš. Vsakič, ko delček preide udarno fronto, pridobi približno 1% večjo hitrost - sčasoma dovolj, da se sprosti kot kozmični žarek. "Astronavti so dokumentirali, da dejansko vidijo utripe svetlobe, povezane s kozmičnimi žarki," je ugotovil Funk. "To je eden od razlogov, da občudujem njihovo pogumnost - okolje tam je resnično zelo težko." Naslednji korak te raziskave je, je dodal Funk, razumeti natančne podrobnosti mehanizma za pospeševanje in tudi največje energije, do katerih ostanki supernove lahko pospešijo protone.
Vendar se študije tu še ne končajo. Med natančnimi opazovalnimi analizami srbske astronomke Slađane Nikolić (Inštitut Max Planck za astronomijo) se je med natančnimi opazovalnimi analizami pojavilo še več novih ostankov supernov. Ogledali so si sestavo luči. Nikolić pojasnjuje: "To smo prvič lahko podrobno pogledali mikrofiziko v in okoli šok regije. Našli smo dokaze za območje predhodnika neposredno pred šokom, ki naj bi bil pogoj za proizvodnjo kozmičnih žarkov. Tudi območje predhodnika se segreva tako, kot bi lahko pričakovali, če bi bili protoni, ki bi prenašali energijo iz regije neposredno za šokom. "
Nikolic in njeni sodelavci so na zelo velikem teleskopu evropskega južnega observatorija v Čilu uporabili spektrograf VIMOS za opazovanje in dokumentiranje kratkega odseka udarne fronte supernove SN 1006. Ta nova tehnika je znana kot integralna poljska spektroskopija - prvi postopek kar astronomom omogoča, da temeljito pregledajo sestavo svetlobe iz ostanka supernove. Kevin Heng z univerze v Bernu, eden od nadzornikov Nikolićevega doktorskega dela, pravi: "Še posebej smo ponosni na dejstvo, da nam je uspelo uporabiti integralno poljsko spektroskopijo na precej neortodoksen način, saj se običajno uporablja za preučevanje galaksije z visokim rdečim premikom. S tem smo dosegli raven natančnosti, ki daleč presega vse dosedanje študije. "
Resnično je zanimiv čas, da si podrobneje ogledamo ostanke supernov - zlasti v zvezi s kozmičnimi žarki. Kot pojasnjuje Nikolić: "To je bil pilotni projekt. Emisije, ki smo jih opazili iz ostanka supernove, so zelo, zelo rahle v primerjavi z običajnimi ciljnimi predmeti za to vrsto instrumentov. Zdaj ko vemo, kaj je mogoče, je resnično razburljivo razmišljati o nadaljnjih projektih. " Glenn van de Ven z Inštituta Max Planck za astronomijo, Nikolićev drugi sonadzor in strokovnjak za celostno poljsko spektroskopijo, dodaja: "Ta vrsta novega opazovalnega pristopa bi bila lahko ključna za rešitev uganke, kako nastajajo kozmični žarki v ostanki supernove. "
Direktor inštituta Kavli Roger Blandford, ki je sodeloval pri analizi Fermi, je dejal: "Velja, da je tako jasna demonstracija, ki prikazuje ostanke supernove, pospešila kozmične žarke, ko smo praznovali 100. obletnico njihovega odkritja. Prinaša domov, kako hitro napredujejo naše zmogljivosti za odkrivanje. "
Izvirni viri zgodb in nadaljnje branje: Novostni pristop pri lovu na kozmične pospeševalnike delcev, Nasin Fermi dokazuje, da ostanki supernove proizvajajo kozmične žarke in dokazi: Kozmični žarki prihajajo iz eksplozijskih zvezd.
