Žiniasklaidos pranešimų bangoje naujausi NASA Fermi gama spinduliuotės teleskopo atlikti tyrimai nušviečia dalelių astrofizikos pasaulį ir praneša apie tai, kaip supernovos gali būti kosminių spindulių pirmtakas. Likusieji yra elektronai ir atominiai branduoliai. Susitikę su magnetiniu lauku, jų keliai keičiasi kaip automobilis su buferiu pramogų parke - tačiau nieko juokingo nežinant jų kilmės. Dabar ketveri metai sunkaus darbo, kurį atliko Kavli dalelių astrofizikos ir kosmologijos instituto Energetikos departamento (DOE) SLAC Nacionalinė greitintuvo laboratorija, atsipirko. Yra įrodymų, kaip gimsta kosminiai spinduliai.
„Šių protonų energija yra daug didesnė už tai, ką gali pagaminti galingiausi Žemėje esantys dalelių susidūrėjai“, - sakė analizei vadovavęs Stefanas Funkas, Kavli instituto ir Stanfordo universiteto astrofizikas. „Praėjusiame amžiuje mes daug sužinojome apie kosminius spindulius, kai jie čia atvyksta. Mes net turėjome rimtų įtarimų dėl jų pagreitėjimo šaltinio, tačiau dar neseniai neturėjome vienareikšmiškų įrodymų, kurie patvirtintų juos. “
Iki šiol mokslininkai nežinojo apie kai kuriuos duomenis - pavyzdžiui, kokios atominės dalelės gali būti atsakingos už tarpląstelinių dujų išmetimą. Siekdami palengvinti jų tyrimą, jie labai atidžiai apžiūrėjo gama spindulius, skleidžiančius supernovos liekanas - žinomus kaip IC 443 ir W44. Kodėl neatitikimas? Šiuo atveju gama spinduliai turi panašią energiją su kosminio spindulio protonais ir elektronais. Norėdami juos atskirti, tyrėjai atrado neutralųjį pioną - kosminių spindulių protonų, darančių įtaką normaliems protonams, produktą. Kai tai atsitiks, pionas greitai skyla į gama spindulių rinkinį, palikdamas signalo sumažėjimą - tą, kuris įrodo protonų pavidalu. Sukurti procese, vadinamame „Fermi Acceleration“. Protonai lieka nelaisvėje greitai judančiame supernovos priekyje ir nėra veikiami magnetinių laukų. Dėl šios savybės astronomai sugebėjo juos atsekti tiesiai į savo šaltinį.
„Atradimas yra rūkymo pistoletas, dėl kurio šie du supernovos likučiai gamina pagreitintus protonus“, - sakė vyriausiasis tyrėjas Stefanas Funkas, astrofizikas iš Kavli dalelių astrofizikos ir kosmologijos instituto Stanfordo universitete Kalifornijoje. „Dabar galime stengtis geriau suprasti, kaip jie valdo šį žygdarbį, ir nustatyti, ar šis procesas būdingas visiems liekanoms, kur matome gama spinduliuotės spinduliavimą“.
Ar jie maži greičio viršininkai? Galite tuo net neabejoti. Kiekvieną kartą, kai dalelė praeina per šoko priekį, ji įgauna maždaug 1% didesnį greitį - galų gale to pakanka, kad išsiskirtų kaip kosminis spindulys. „Astronautai patvirtino, kad jie iš tikrųjų mato šviesos blyksnius, susijusius su kosminiais spinduliais“, - pažymėjo Funk. „Tai viena iš priežasčių, kodėl žaviuosi jų drąsa - aplinka ten išties gana sunki“. Kitas šio tyrimo žingsnis, pridūrė Funkas, yra suprasti tikslias pagreičio mechanizmo detales ir maksimalią energiją, kuria supernovos liekanos gali pagreitinti protonus.
Tačiau studijos tuo nesibaigia. Daugiau naujų įrodymų, kad supernovų liekanos veikia kaip dalelių greitintuvai, paaiškėjo atlikus kruopštų serbų astronomo Sladjana Nikolic (Maxo Plancko astronomijos instituto) stebėjimo analizę. Jie žiūrėjo į šviesos kompoziciją. Nikolic aiškina: „Tai yra pirmas kartas, kai mums pavyko išsamiai apžvelgti mikrofiziką šoko regione ir aplink jį. Mes radome pirmtakų regiono įrodymų priešais šoką, kuris, kaip manoma, yra būtina kosminių spindulių gamybos sąlyga. Be to, pirmtakų regionas yra šildomas taip, kaip galima būtų tikėtis, jei protonai neštų energiją iš regiono, esančio tiesiai už smūgio “.
Nikolic ir jos kolegos įdarbino spektrografą VIMOS Europos pietų observatorijos labai dideliame teleskope Čilėje, kad galėtų stebėti ir dokumentuoti trumpą supernovos SN 1006 smūgio priekį. Ši nauja technika vadinama vientisa lauko spektroskopija - pirmą kartą vykdomas procesas. leidžiančią astronomams nuodugniai ištirti iš supernovos liekanų esančios šviesos sudėtį. Kevinas Hengas iš Berno universiteto, vienas iš „Nikolic“ doktorantūros darbų vadovų, sako: „Mes ypač didžiuojamės tuo, kad mums pavyko integruoto lauko spektroskopiją panaudoti gana neįprastu būdu, nes ji dažniausiai naudojama tiriant didelio raudonojo poslinkio galaktikos. Tai darydami mes pasiekėme tokį tikslumo lygį, kuris žymiai viršija visus ankstesnius tyrimus. “
Tai tikrai intriguojantis laikas atidžiau pažvelgti į supernovų liekanas - ypač kalbant apie kosminius spindulius. Kaip paaiškina Nikolic: „Tai buvo bandomasis projektas. Emisijos, kurias stebėjome iš supernovos liekanų, yra labai, labai silpnos, palyginti su įprastais objekto objektais, skirtais tokio tipo instrumentams. Dabar, kai jau žinome, kas įmanoma, tikrai įdomu galvoti apie tolesnius projektus “. Glennas van de Venas iš Makso Plancko astronomijos instituto, kitas „Nikolic“ vadovas ir neatsiejamos lauko spektroskopijos ekspertas, priduria: „Šis naujoviškas stebėjimo metodas galėtų būti raktas sprendžiant galvosūkį, kaip kosminiai spinduliai sklinda supernovos likučiai. “
„Kavli“ instituto direktorius Rogeris Blandfordas, dalyvavęs „Fermi“ analizėje, sakė: „Būna, kad toks aiškus demonstravimas, kuriame supernovos liekanos paspartina kosminius spindulius, atėjo minint 100-ąsias jų atradimo metines. Tai parodo, kaip greitai tobulėja mūsų atradimų galimybės “.
Originalūs istorijos šaltiniai ir tolesnis skaitymas: Naujas požiūris ieškant kosminių dalelių greitintuvo. NASA „Fermi“ įrodo, kad „Supernovos“ liekanos sukuria kosminius spindulius, o įrodymas: kosminiai spinduliai ateina iš sprogstamųjų žvaigždžių.
