Tiedotusvälineiden aallossa viimeisimmät NASA: n Fermi Gamma-ray -teleskoopin suorittamat tutkimukset valaisevat hiukkasten astrofysiikan maailmaa uutisten avulla siitä, kuinka supernoovat voisivat olla kosmisten säteiden kärjessä. Loput ovat elektroneja ja atomiytimiä. Kun he kohtaavat magneettikentän, heidän polunsa muuttuvat kuin puskuriauto huvipuistossa - mutta siinä ei ole mitään hauskaa, etteivät tiedä niiden alkuperää. Nyt neljä vuotta kovaa työtä, jonka tutkijat ovat tehneet Kavlin hiukkasastrofysiikan ja kosmologian instituutista Energian laitoksen (DOE) SLAC: n kansallisessa kiihdytinlaboratoriossa, on maksettu. On todisteita siitä, kuinka kosmiset säteet syntyvät.
"Näiden protonien energiat ovat kaukana siitä, mitä maapallon tehokkaimmat hiukkasten törmäysaineet voivat tuottaa", kertoi analyysin johtaneen Kavli-instituutin ja Stanfordin yliopiston astrofysiikko Stefan Funk. ”Viime vuosisadalla olemme oppineet paljon kosmisista säteistä heidän saapuessaan tänne. Meillä on jopa ollut vakavia epäilyjä niiden kiihtyvyyden lähteestä, mutta meillä ei ole ollut yksiselitteisiä todisteita niiden tukemiseksi viime aikoihin asti. "
Tähän saakka tutkijoilla ei ollut selkeyttä joihinkin yksityiskohtiin - esimerkiksi mitä atomipartikkelit voisivat olla vastuussa tähtienvälisen kaasun päästöistä. Tutkimuksensa avuksi he ottivat hyvin tarkasti vastaan pari gammasäteitä säteileviä supernoovajäännöksiä - tunnetaan nimellä IC 443 ja W44. Miksi ristiriita? Tässä tapauksessa gammasäteillä on samanlaisia energioita kosmisen säteen protonien ja elektronien kanssa. Niiden erottamiseksi tutkijat ovat paljastaneet neutraalin pionin, kosmisten sädeprotonioiden tuotteen, joka vaikuttaa normaaliin protoniin. Kun tämä tapahtuu, pioni hajoaa nopeasti gammasäteiden sarjaksi, jättäen allekirjoituksen heikkenemisen - sellaisen, joka tarjoaa todisteita protonien muodossa. Luotu prosessina, joka tunnetaan nimellä Fermi Acceleration, protonit pysyvät vankeina supernoovan nopeasti liikkuvassa sokkien edessä, eivätkä magneettikentät vaikuta niihin. Tämän ominaisuuden ansiosta tähtitieteilijät pystyivät jäljittämään heidät takaisin suoraan lähteeseen.
"Löytö on tupakointipistooli, jonka avulla nämä kaksi supernoovan jäännöstä tuottavat kiihtyneitä protoneja", sanoi johtava tutkija Stefan Funk, astrofysiikko Kavlin hiukkasastrofysiikan ja kosmologian instituutin kanssa Stanfordin yliopistossa Kaliforniassa. "Nyt voimme pyrkiä ymmärtämään paremmin, kuinka he hallitsevat tätä ominaisuutta, ja selvittämään, onko prosessi yhteinen kaikille jäännöksille, joissa näemme gammasäteilyn."
Ovatko he vähän nopeuttajia? Sinä betcha. Joka kerta kun hiukkanen kulkee iskun edessä, se saavuttaa noin 1% nopeuden - lopulta tarpeeksi, jotta se voi vapautua kosmisena säteenä. "Astronautit ovat dokumentoineet, että he todella näkevät kosmisiin säteisiin liittyvät valon välähdykset", Funk huomautti. "Se on yksi syy, jonka vuoksi ihailen heidän rohkeuttaan - ympäristö siellä on todella melko vaikea." Seuraava vaihe tässä tutkimuksessa, Funk lisäsi, on ymmärtää kiihtyvyysmekanismin tarkat yksityiskohdat ja myös maksimienergiat, joille supernoovan jäännökset voivat kiihdyttää protoneja.
Tutkimukset eivät kuitenkaan lopu tähän. Lisää uusia todisteita supernoovajäännösten toimimisesta hiukkaskiihdyttiminä ilmeni serbien tähtitieteilijän Sladjana Nikolicin (Max Planckin tähtitieteen instituutti) huolellisen tarkkailuanalyysin aikana. He katsoivat valon koostumusta. Nikolic selittää: ”Tämä on ensimmäinen kerta, kun pystyimme tarkastelemaan yksityiskohtaisesti iskualueen ja sen ympäristön mikrofysiikkaa. Löysimme todisteita edeltäjäalueesta suoraan iskun edessä, jonka uskotaan olevan kosmisen säteen tuotannon edellytys. Lisäksi edeltäjäaluetta lämmitetään samalla tavalla kuin voidaan odottaa, jos protoneja kuljettaa energiaa alueelta suoraan iskun takana. "
Nikolic ja hänen kollegansa käyttivät spektrografia VIMOS Euroopan eteläisen observatorion erittäin suuressa teleskoopissa Chilessä tarkkailla ja dokumentoida lyhyen osan supernovan SN 1006 iskun etuosasta. Tämä uusi tekniikka tunnetaan integroiduna kenttäspektroskopiana - ensimmäisen kerran prosessina. jonka avulla tähtitieteilijät voivat tutkia perusteellisesti supernovan jäännöksestä tulevan valon koostumusta. Kevin Heng Bernin yliopistosta, yksi Nikolicin tohtorityön ohjaajista, sanoo: ”Olemme erityisen ylpeitä siitä, että onnistuimme käyttämään integroitua kenttäspektroskopiaa melko epätavallisella tavalla, koska sitä käytetään yleensä voimakkaan punaisen siirtymän galaksit. Näin toimiessamme saavutimme tarkkuuden, joka ylittää selvästi kaikki aiemmat tutkimukset. ”
On todella kiehtova aika tutkia tarkemmin supernovien jäänteitä - etenkin kosmisten säteiden suhteen. Kuten Nikolic selittää: ”Tämä oli pilottihanke. Päästöt, jotka havaitsimme supernovajäännöksestä, ovat erittäin, hyvin heikot verrattuna tämän tyyppisiin instrumentteihin tavallisiin kohdekohteisiin. Nyt kun tiedämme mitä on mahdollista, on todella jännittävää ajatella jatkohankkeita. " Glenn van de Ven Max Planckin tähtitieteen instituutista, Nikolicin toisesta yhteistyökumppanista ja kiinteän kenttäspektroskopian asiantuntijasta, lisää: ”Tällainen uusi havainnollinen lähestymistapa voisi hyvinkin olla avain ratkaisemaan palapeli siitä, kuinka kosmiset säteet tuottuvat supernovan jäännökset. ”
Kavli-instituutin johtaja Roger Blandford, joka osallistui Fermi-analyysiin, sanoi: ”On totta, että tällainen selkeä demonstraatio, joka osoitti supernovien jäännösten kiihdyttävän kosmisia säteitä, tuli kun juhlisimme heidän löytönsä 100 vuotta. Se tuo kotiin kuinka nopeasti löytökykymme etenevät. ”
Alkuperäiset tarinanlähteet ja lisälukema: Uusi lähestymistapa kosmisen hiukkaskiihdyttimen metsästyksessä. NASAn Fermi todistaa Supernovan jäännösten tuottavan kosmisia säteitä ja todiste: kosmiset säteet tulevat räjähtävistä tähtiistä.
