Namísto investování do urychlovačů částic na Zemi by fyzici mohli zvážit jen vyhodit do vzduchu několik hvězd. Když se částice pohybují kolem zbytku, urychlují je obrovská magnetická pole a nakonec se blíží rychlosti světla. Snímky z Chandry ukazují, že částice jsou urychlovány na maximální rychlost předpovězenou teoriemi.
Pomocí rentgenové observatoře Chandra NASA byly odhaleny nové stopy o původu kosmických paprsků, záhadných vysokoenergetických částic, které bombardují Zemi. Mimořádně detailní obraz pozůstatků explodované hvězdy poskytuje zásadní vhled do generace kosmických paprsků.
Astronomové poprvé zmapovali rychlost zrychlení elektronů kosmického paprsku ve zbytku supernovy. Nová mapa ukazuje, že elektrony se zrychlují téměř na teoreticky maximální rychlost. Tento objev poskytuje přesvědčivý důkaz, že zbytky supernovy jsou klíčovými místy pro nabití nabitých částic.
Mapa byla vytvořena z obrazu Cassiopeie A, 325-letého zbytku vytvořeného výbušnou smrtí obrovské hvězdy. Modré, mizerné oblouky v obraze sledují rozšiřující se vnější rázovou vlnu, kde dochází ke zrychlení. Ostatní barvy na obrázku ukazují úlomky z exploze, která byla zahřátá na miliony stupňů.
"Vědci teoretizovali od šedesátých let, že v šoku magnetických polí musí být při šoku vytvořeno kosmické záření, ale tady to můžeme vidět přímo," řekl Michael Stage z University of Massachusetts, Amherst. "Vysvětlení, odkud pocházejí kosmické paprsky, nám pomáhá pochopit další záhadné jevy ve vesmíru s vysokou energií."
Příkladem je zrychlení nabitých částic na vysoké energie v celé řadě objektů, od šoků v magnetosféře kolem Země až po úžasné extragalaktické trysky, které jsou produkovány superhmotnými černými dírami a jsou dlouhé tisíce světelných let.
Vědci dříve vyvinuli teorii, která vysvětlila, jak mohou být nabité částice urychleny na extrémně vysoké energie - cestují téměř rychlostí světla - mnohokrát skákáním tam a zpět přes rázovou vlnu.
"Elektrony nabírají rychlost pokaždé, když se odrazí přes nárazovou frontu, jako by byli v relativistickém pinballovém stroji," řekla členka týmu Glenn Allen z Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge. "Magnetická pole jsou jako nárazníky a náraz je jako ploutev."
Ve své analýze obrovského souboru dat byl tým schopen oddělit rentgenové paprsky přicházející od urychlovacích elektronů od elektronů přicházejících z vyhřívaných hvězdných zbytků. Data naznačují, že některé z těchto elektronů jsou urychlovány rychlostí blízkou maximu předpovězenému teorií. Kosmické paprsky jsou složeny z elektronů, protonů a iontů, z nichž je v rentgenu detekovatelná pouze záře elektronů. Očekává se, že protony a ionty, které tvoří většinu kosmických paprsků, se budou chovat podobně jako elektrony.
"Je vzrušující vidět oblasti, kde záře produkovaná kosmickými paprsky ve skutečnosti zakrývá 10 milionový stupeň plynu zahřátého rázovými vlnami supernovy," řekl John Houck, také z MIT. "To nám pomáhá pochopit nejen to, jak jsou urychlovány kosmické paprsky, ale také to, jak se vyvíjejí zbytky supernovy."
Jak se celková energie kosmických paprsků za rázovou vlnou zvyšuje, mění se magnetické pole za rázem spolu s charakterem samotné rázové vlny. Zkoumání podmínek v šokech pomáhá astronomům sledovat změny zbytku supernovy v čase a nakonec lépe porozumět původní explozi supernovy.
Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala., NASA řídí program Chandra pro ředitelství vědecké mise agentury. Smithsonian Astrofyzical Observatory řídí vědu a letové operace z rentgenového centra Chandra, Cambridge, Massachusetts.
Původní zdroj: Chandra News Release
