Plašsaziņas līdzekļu izplatības vilnis jaunākie NASA Fermi Gamma-ray kosmiskā teleskopa pētījumi apgaismo daļiņu astrofizikas pasauli ar ziņām par to, kā supernovas varētu būt kosmisko staru priekšteces. Pārējie ir elektroni un atomu kodoli. Kad viņi tiekas ar magnētisko lauku, viņu ceļi mainās līdzīgi kā automašīna ar buferi atrakciju parkā - taču nekas uzjautrinošs nezina viņu izcelsmi. Tagad četru gadu smagais darbs, ko paveikuši Kavli Daļiņu astrofizikas un kosmoloģijas institūta Enerģētikas departamenta (DOE) SLAC Nacionālā paātrinātāja laboratorija, ir atmaksājies. Ir pierādījumi par to, kā dzimst kosmiskie stari.
“Šo protonu enerģija ir daudz lielāka par to, ko var radīt visspēcīgākie daļiņu sadursmes spēki uz Zemes,” sacīja analīzes vadītājs Kavli institūta un Stenfordas universitātes astrofiziķis Stefans Funks. “Pagājušajā gadsimtā mēs esam daudz iemācījušies par kosmiskajiem stariem, kad tie ierodas šeit. Mums pat ir bijušas nopietnas aizdomas par to paātrinājuma avotu, taču līdz nesenam brīdim mums nebija viennozīmīgu pierādījumu, kas pamatotu tos. ”
Līdz šim zinātniekiem nebija skaidrības par dažām detaļām, piemēram, par to, kādas atomu daļiņas varētu būt atbildīgas par starpzvaigžņu gāzes izmešiem. Lai atbalstītu viņu pētījumu, viņi ļoti rūpīgi apskatīja gamma staru izstarojošās supernovas paliekas - pazīstamas kā IC 443 un W44. Kāpēc neatbilstība? Šajā gadījumā gamma stariem ir līdzīgas enerģijas ar kosmisko staru protoniem un elektroniem. Lai tos nošķirtu, pētnieki ir atklājuši neitrālo pionu - kosmisko staru protonu produktu, kas ietekmē normālus protonus. Kad tas notiek, pions strauji sadalās gamma staru kopā, atstājot signāla samazināšanos - tādu, kas protonu veidā nodrošina pierādījumus. Izveidoti procesā, kas pazīstams kā Fermi paātrinājums, protoni paliek nebrīvē supernovas strauji kustīgajā trieciena priekšā, un tos neietekmē magnētiskie lauki. Pateicoties šim īpašumam, astronomi spēja tos izsekot tieši pie avota.
"Atklājums ir smēķēšanas lielgabals, ka šīs divas supernovas paliekas ražo paātrinātus protonus," sacīja vadošais pētnieks Stefans Funks, astrofiziķis no Kavli Daļiņu astrofizikas un kosmoloģijas institūta Stenfordas universitātē Kalifornijā. "Tagad mēs varam strādāt, lai labāk izprastu, kā viņi pārvalda šo varoņdarbu, un noteiktu, vai process ir kopīgs visām paliekām, kur mēs redzam gamma starojuma izstarojumu."
Vai viņi ir mazi spīdēji? Jūs betcha. Katru reizi, kad daļiņa šķērso trieciena fronti, tā iegūst par aptuveni 1% lielāku ātrumu - galu galā pietiekami, lai atbrīvotos kā kosmiskais stars. "Astronauti ir dokumentējuši, ka viņi tiešām redz gaismas uzplaiksnījumus, kas saistīti ar kosmiskajiem stariem," atzīmēja Funk. "Tas ir viens no iemesliem, kāpēc es apbrīnoju viņu drosmi - vide, kas tur ir, ir diezgan smaga." Nākamais solis šajā pētījumā, piebilda Funk, ir saprast precīzas paātrinājuma mehānisma detaļas un arī maksimālās enerģijas, kurām supernovas paliekas var paātrināt protonus.
Tomēr ar to pētījumi nebeidzas. Vairāk jaunu pierādījumu par supernovu paliekām, kas darbojas kā daļiņu paātrinātāji, parādījās Serbijas astronoma Sladjana Nikolic (Max Planck Astronomijas institūts) rūpīgās novērojumu analīzēs. Viņi apskatīja gaismas kompozīciju. Nikolic skaidro: “Šī ir pirmā reize, kad mēs varējām detalizēti apskatīt mikrofiziku šoka reģionā un ap to. Mēs atradām pierādījumus par prekursora reģionu tieši šoka priekšā, kas tiek uzskatīts par kosmisko staru ražošanas priekšnoteikumu. Arī prekursoru reģions tiek uzkarsēts tieši tā, kā varētu gaidīt, ja būtu protoni, kas aizvada enerģiju no reģiona tieši aiz šoka. ”
Nikolic un viņas kolēģi izmantoja spektrogrāfu VIMOS Eiropas Dienvidu observatorijas ļoti lielajā teleskopā Čīlē, lai novērotu un dokumentētu supernovas SN 1006 trieciena priekšdaļas īsu daļu. Šī jaunā tehnika ir pazīstama kā integrālā lauka spektroskopija - pirmo reizi veikts process. kas ļauj astronomiem rūpīgi izpētīt gaismas sastāvu no supernovas paliekām. Kevins Hengs no Bernes universitātes, viens no Nikolic doktora darba vadītājiem, saka: “Mēs īpaši lepojamies ar to, ka mums izdevās izmantot integrālā lauka spektroskopiju diezgan neparastā veidā, jo to parasti izmanto galaktikas ar lielu sarkano nobīdi. To darot, mēs sasniedzām precizitātes līmeni, kas ievērojami pārsniedz visus iepriekšējos pētījumus. ”
Tas tiešām ir intriģējošs laiks, lai tuvāk apskatītu supernovu paliekas - īpaši attiecībā uz kosmiskajiem stariem. Kā skaidro Nikolic: “Šis bija izmēģinājuma projekts. Emisijas, kuras mēs novērojām no supernovas paliekām, ir ļoti, ļoti vāji, salīdzinot ar parastajiem mērķa objektiem šāda veida instrumentiem. Tagad, kad mēs zinām, kas ir iespējams, ir patiesi aizraujoši domāt par turpmākiem projektiem. ” Glenns van de Vens no Maksa Planka astronomijas institūta, otrs Nikolic līdzpārraugs un integrālās lauka spektroskopijas eksperts, piebilst: “Šāda veida novatoriska novērošanas pieeja varētu būt arī atslēga, lai atrisinātu mīklu par kosmisko staru rašanos supernovas paliekas. ”
Kavli institūta direktors Rodžers Blandfords, kurš piedalījās Fermi analīzē, sacīja: “Der, ka tik skaidra demonstrācija, kurā supernovas paliekas paātrina kosmiskos starus, nāca, kad mēs atzīmējām viņu atklāšanas simto gadadienu. Tas parāda, cik ātri attīstās mūsu atklāšanas iespējas. ”
Oriģinālie stāstu avoti un turpmākā lasīšana: Jauna pieeja kosmisko daļiņu paātrinātāja meklējumos. NASA Fermi pierāda, ka Supernovas paliekas rada kosmiskos starus, bet pierādījums: kosmiskie stari nāk no eksplodējošām zvaigznēm.
