În loc să investească în acceleratoare de particule aici pe Pământ, fizicienii ar putea lua în considerare doar aruncarea în aer a câtorva stele. Pe măsură ce particulele se mișcă în jurul rămășiței, acestea sunt accelerate de câmpurile magnetice uriașe, ajungând în cele din urmă la viteza luminii. Imaginile de la Chandra arată că particulele sunt accelerate până la rata maximă prevăzută de teorii.
Noi indicii despre originile razelor cosmice, particule misterioase de mare energie care bombardează Pământul, au fost dezvăluite utilizând Observatorul de raze X Chandra al NASA. O imagine extraordinar de detaliată a rămășițelor unei stele explozate oferă o perspectivă crucială în generarea de raze cosmice.
Pentru prima dată, astronomii au cartografiat rata de accelerare a electronilor de raze cosmice într-o rămășiță de supernova. Noua hartă arată că electronii sunt accelerați aproape de viteza maximă teoretic. Această descoperire oferă dovezi convingătoare că rămășițele de supernova sunt site-uri cheie pentru energizarea particulelor încărcate.
Harta a fost creată dintr-o imagine a lui Cassiopeia A, o rămășiță de 325 de ani produsă prin moartea explozivă a unei stele masive. Arcurile albastre, vioase din imagine, urmăresc unda de șoc exterior extinsă unde are loc accelerația. Celelalte culori din imagine prezintă resturi de la explozia care a fost încălzită la milioane de grade.
„Oamenii de știință au teoretizat încă din anii ’60 că razele cosmice trebuie create în încurcarea câmpurilor magnetice la șoc, dar aici putem vedea că se întâmplă direct”, a spus Michael Stage de la Universitatea din Massachusetts, Amherst. „A explica de unde provin razele cosmice ne ajută să înțelegem alte fenomene misterioase din universul cu energie mare.”
Exemple sunt accelerarea particulelor încărcate la energii ridicate într-o mare varietate de obiecte, de la șocuri din magnetosfera din jurul Pământului până la jeturi extragalactice nemaipomenite care sunt produse de găurile negre supermasive și au o lungime de mii de ani lumină.
Oamenii de știință au dezvoltat anterior o teorie care să explice modul în care particulele încărcate pot fi accelerate la energii extrem de mari - călătorind aproape la viteza luminii - prin sărituri înainte și înapoi de-a lungul unei unde de șoc.
„Electronii ridică viteza de fiecare dată când sar în fața șocului, așa cum sunt într-o mașină de pinball relativistă”, a declarat Glenn Allen, din Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge. „Câmpurile magnetice sunt ca niște bare de protecție, iar șocul este ca un flipper.”
În analiza lor asupra setului de date uriaș, echipa a putut separa razele X provenind de la electronii care accelerează de cei care provin din resturile stelare încălzite. Datele implică faptul că unii dintre acești electroni sunt accelerați într-o viteză apropiată de maximul prevăzut de teorie. Razele cosmice sunt compuse din electroni, protoni și ioni, dintre care numai strălucirea din electroni este detectabilă în razele X. Protonii și ionii, care constituie cea mai mare parte a razelor cosmice, sunt de așteptat să se comporte similar cu electronii.
„Este interesant să vedem regiuni în care strălucirea produsă de razele cosmice depășește de fapt gazul de 10 milioane de grade încălzit de undele de șoc ale supernovei”, a spus John Houck, tot din MIT. „Acest lucru ne ajută să înțelegem nu doar modul în care razele cosmice sunt accelerate, dar și modul în care evoluează resturile de supernove.”
Pe măsură ce energia totală a razelor cosmice din spatele undei de șoc crește, câmpul magnetic din spatele șocului este modificat, împreună cu caracterul undei de șoc în sine. Cercetarea condițiilor din șocuri îi ajută pe astronomi să urmărească schimbările rămășiței de supernove cu timpul și în cele din urmă să înțeleagă mai bine explozia supernovei inițiale.
Centrul de zbor spațial Marshall al NASA, Huntsville, Ala., Gestionează programul Chandra pentru direcția misiunii științifice a agenției. Observatorul astrofizic Smithsonian controlează operațiunile științifice și de zbor din Centrul de raze X Chandra, Cambridge, Mass.
Sursa originală: Comunicat de presă Chandra
