Ahelyett, hogy itt a Földön részecskegyorsítókba fektetnének, a fizikusok fontolóra vehetik néhány csillag felrobbantását. Ahogy a részecskék körül mozognak a maradékon, a hatalmas mágneses terek felgyorsítják őket, végül megközelítve a fénysebességet. A Chandra képei azt mutatják, hogy a részecskék felgyorsulnak az elméletek által megjósolt maximális sebességre.
A NASA Chandra röntgen-megfigyelőközpontja segítségével új nyomokat derített fel a kozmikus sugarak, a rejtélyes nagy energiájú részecskék eredetéről. A felrobbantott csillag maradványainak rendkívül részletes képe alapvető betekintést nyújt a kozmikus sugarak generációjába.
A csillagászok először térképezték fel a kozmikus sugár elektronok gyorsulásának sebességét egy szupernóvamaradványban. Az új térkép azt mutatja, hogy az elektronok gyorsulása az elméletileg maximális sebesség közelében van. Ez a felfedezés meggyőző bizonyítékot szolgáltat arra, hogy a szupernóva maradványai kulcsfontosságú helyek a töltött részecskék energiájának biztosításához.
A térképet Cassiopeia A képéből készítették, amely egy 325 éves maradvány, amelyet egy hatalmas csillag robbanásveszélyes halála okozott. A képen a bölcs ívek a növekvő külső lökethullámot követik, ahol a gyorsulás zajlik. A képen a többi szín a milliókat felmelegített robbanásból származó törmeléket mutatja.
"A tudósok az 1960-as évek óta elméletezték, hogy a rázkódás során a mágneses mezők kuszain kozmikus sugárzást kell létrehozni, de itt közvetlenül láthatjuk ezt" - mondta Michael Stage, a Massachusettsi Egyetem, Amherst. "A kozmikus sugarak származásának megmagyarázása segít megérteni más rejtélyes jelenségeket a nagy energiájú univerzumban."
Példa erre a töltött részecskéknek a nagy energiává történő gyorsítása sokféle tárgyban, kezdve a Föld körüli magnetoszféra ütéseitől kezdve a félelmetes extragalaktikus sugárhajtásokig, amelyeket szupermasszív fekete lyukak generálnak és fényévek ezreinek hosszúak.
A tudósok korábban kifejlesztettek egy elméletet annak magyarázatára, hogy a töltött részecskék miként gyorsíthatók fel rendkívül magas energiákká - szinte a fénysebességgel haladva - azáltal, hogy sokkkal előre-hátra ugrálnak egy sokkhullámon.
"Az elektronok felgyorsítják a sebességet minden alkalommal, amikor a sokk elülső oldalán ugrálnak, mint például egy relativista flippergépeknél" - mondta Glenn Allen, a csapat tagja a Massachusetts Technológiai Intézetből (MIT), Cambridge. "A mágneses terek olyanok, mint a lökhárítók, és a sokk olyan, mint a békaláb."
A hatalmas adatkészlet elemzése során a csoport képes volt megkülönböztetni a gyorsuló elektronokból származó röntgenfelvételeket a felmelegített csillag törmelékétől. Az adatok azt sugallják, hogy ezeknek az elektronoknak egy része az elmélet által megjósolt maximális sebességhez közeli sebességgel gyorsul fel. A kozmikus sugarak elektronokból, protonokból és ionokból állnak, amelyekből csak az elektronokból származó izzás mutatható ki röntgen sugarakban. A protonok és az ionok, amelyek a kozmikus sugarak nagy részét képezik, várhatóan hasonlóan viselkednek, mint az elektronok.
"Izgalmas látni azokat a régiókat, ahol a kozmikus sugarak által keltett izzás valójában elhaladja a szupernóva sokkhullámai által hevített 10 millió fokos gázt" - mondta John Houck, a MIT-ről is. "Ez nem csupán a kozmikus sugarak gyorsulásának megértésében segít megérteni, hanem azt is, hogyan alakulnak a szupernóva maradványai."
Ahogy a lökéshullám mögött a kozmikus sugarak teljes energiája növekszik, a sokk mögötti mágneses mező módosul, és maga a lökéshullám jellege is módosul. A sokkok körülményeinek vizsgálata segít a csillagászoknak felismerni a szupernóva maradványának időbeli változásait, és végül jobban megérteni az eredeti szupernóva-robbanást.
A NASA Marshall űrrepülési központja (Alaszk állambeli Huntsville) kezeli az ügynökség Tudományos Misszió Igazgatóságának Chandra programját. A Smithsonian Astrophysical Observatory irányítja a tudományt és a repülési műveleteket a Chandra X-ray Center-ből, Cambridge, Mass.
Eredeti forrás: Chandra sajtóközlemény
