Zelo podrobna nova opazovanja tisoč let starih ostankov supernove z ESO-vim Zelo velikim teleskopom (Very Large Telescope – VLT) so prinesla nove dokaze o izvoru kozmičnih žarkov. Prvič opazovanja dokazujejo prisotnost hitro gibajočih delcev v ostanku supernove, ki bi lahko bili predhodniki tovrstnih kozmičnih žarkov. Izsledki so bili objavljeni 14. februarja 2013 v reviji Science.
Leta 1006 so na južnem nebu opazili novo zvezdo, ki je bila nato opazovana širom po svetu. Bila je nekajkrat svetlejša od planeta Venera in je morda celo presegla svetlost Lune. Ob največjem siju je bila tako svetla, da je metala sence in je bila vidna podnevi. Nedavno so astronomi na nebu v južnem ozvezdju Volk identificirali položaj supernove in jo poimenovali SN 1006. Našli so tudi sijoči in raztezajoči se obroč snovi, ki je del ostankov te obsežne eksplozije.
Že dolgo so domnevali, da so lahko tovrstni ostanki supernov kraj, kjer nastajajo kozmični žarki (visokoenergijski delci, ki izvirajo izven Osončja in potujejo s hitrostjo blizu svetlobni). Vendar so bile podrobnosti o tem, kako bi se to lahko dogajalo, velika uganka.
Skupina astronomov pod vodstvom Sladjane Nikolić (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Nemčija [1]) je na teleskopu VLT uporabila inštrument VIMOS, da si je bolj podrobno kot kdajkoli prej ogledala tisoč let star ostanek supernove SN 1006. Želeli so proučiti, kaj se dogaja tam, kjer izvržena snov iz supernove z veliko hitrostjo trči v mirujočo medzvezdno snov - v udarnem valu. Ta razširjajoči in hitro gibajoči se udarni val je podoben prebitju zvočnega zidu nadzvočnega letala in je naravni kandidat za vesoljski pospeševalnik delcev.
Prvič je skupini uspelo dobiti informacije ne le o šokirani snovi v eni točki, ampak je izdelala karto lastnosti plina in kako se te lastnosti spreminajajo vzdolž udarnega vala. To je bil ključ do razrešitve uganke.
Izsledki so bili presenetljivi. Nakazujejo, da je v plinu območja udarnega vala veliko zelo hitro gibajočih se protonov [2]. Čeprav slednji niso iskani visokoenergijski delci, pa bi lahko bili nujni "semenski delci", ki nato v trkih s snovjo v udarnem valu dosežejo izjemno visoke energije in naposled pobegnejo v vesolje kot kozmični žarki.
Nikolićeva pojasnjuje: “Tokrat smo lahko prvič pogledali, kaj natančno se dogaja v in okrog udarnega vala supernove. Našli smo dokaze, da je tam območje, ki se segreva natanko tako, kot bi lahko pričakovali, če bi bili tam protoni, ki bi odnašali energijo neposredno izza udarnega vala."
V tej študiji so za tako podrobno proučevanje lastnosti udarnih valov v ostankih supernov prvič uporabili spektrograf z integralnim poljem [3]. Skupina si sedaj želi uporabiti to metodo tudi pri opazovanjih drugih ostankov.
Soavtor Glenn van de Ven iz Max Planck inštituta za astronomijo zaključuje: “Ta nov opazovalni pristop bi prav lahko bil ključ razrešitve uganke, kako nastanejo kozmični delci v ostankih supernov."
Pojasnila:
[1] Do novih dokazov so prišli, ko je Sladjana Nikolić (Max Planck Institute for Astronomy) analizirala podatke v okviru njenega doktorskega študija na Univerzi v Heidelbergu.
[2] Ti protoni se imenujejo supratermični, ker se gibljejo veliko hitreje, kot bi pričakovali glede na temperaturo snovi.
[3] Na VIMOS je možno opazovati z "enoto integralnega polja", ki svetlobo, ki jo zazna vsak slikovni element, loči na posamezne barve in nato za vsako posname spekter. Spektre lahko kasneje individualno analizirajo ter naredijo karte hitrosti in kemijskih lastnosti vsakega dela objekta.
Več informacij:
Ta raziskava je bila objavljena v članku “An Integral View of Fast Shocks around Supernova 1006” v reviji Science 14. februarja 2013. Raziskovalno skupino sestavljajo Sladjana Nikolić (Max Planck Institute for Astronomy [MPIA], Heidelberg, Nemčija), Glenn van de Ven (MPIA), Kevin Heng (University of Bern, Švica), Daniel Kupko (Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam [AIP], Potsdam, Nemčija), Bernd Husemann (AIP), John C. Raymond (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, ZDA), John P. Hughes (Rutgers University, Piscataway, ZDA), Jesús Falcon-Barroso (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Španija).