Вместо да инвестират в ускорители на частици тук, на Земята, физиците могат да помислят само за взривяване на няколко звезди. Докато частиците се движат около остатъка, те се ускоряват от огромните магнитни полета, в крайна сметка се приближават до скоростта на светлината. Изображенията от Чандра показват, че частиците се ускоряват до максималната скорост, предвидена от теориите.
Нови улики за произхода на космическите лъчи, мистериозни високоенергийни частици, които бомбардират Земята, бяха разкрити с помощта на рентгеновата обсерватория Чандра на НАСА. Изключително подробно изображение на останките на взривена звезда осигурява решаващ поглед върху генерирането на космически лъчи.
За първи път астрономите са картографирали скоростта на ускорение на електроните от космически лъчи в остатък от свръхнова. Новата карта показва, че електроните се ускоряват близо до теоретично максималната скорост. Това откритие предоставя убедителни доказателства, че остатъците от свръхнови са ключови места за зареждане на заредени частици.
Картата е създадена от изображение на Касиопея А, 325-годишен остатък, произведен от експлозивната смърт на масивна звезда. Сините, мъгливи дъги в изображението проследяват разширяващата се външна ударна вълна, където се извършва ускорението. Останалите цветове на изображението показват отломки от експлозията, нагрята до милиони градуси.
„Учените от 60-те години на миналия век теоретизират, че космическите лъчи трябва да се създават в заплитането на магнитни полета при шока, но тук можем да видим това да се случва директно“, казва Майкъл Стейдж от Университета на Масачузетс, Амхерст. „Обясняването откъде идват космическите лъчи ни помага да разберем други мистериозни явления във високоенергийната вселена.“
Примери са ускорението на заредените частици до високи енергии в най-различни обекти, вариращи от удари в магнитосферата около Земята до страхотни екстрагалактични струи, които се получават от свръхмасивни черни дупки и са с дължина хиляди светлинни години.
Преди това учените са разработили теория, за да обяснят как заредените частици могат да бъдат ускорени до изключително високи енергии - пътувайки с почти бързината на светлината - чрез отскачане напред и назад през ударна вълна много пъти.
„Електроните набират скорост всеки път, когато прескачат ударния фронт, сякаш се намират в релативистка машина за пинбол“, казва членът на екипа Глен Алън от Масачузетския технологичен институт (MIT), Кеймбридж. "Магнитните полета са като бронята, а шокът е като плавница."
При анализа си на огромния набор от данни екипът успя да отдели рентгеновите лъчи, идващи от ускоряващите се електрони, от тези, идващи от нагретите звездни отломки. Данните предполагат, че някои от тези електрони се ускоряват със скорост, близка до максималната, предвидена от теорията. Космическите лъчи са съставени от електрони, протони и йони, от които в рентгеновите лъчи се открива само блясък от електрони. Очаква се протоните и йони, които представляват по-голямата част от космическите лъчи, да се държат подобно на електроните.
„Вълнуващо е да видите региони, в които сиянието, произведено от космическите лъчи, всъщност превъзхожда газа от 10 милиона градуса, нагряван от ударните вълни на свръхновата“, казва Джон Хоук, също от MIT. „Това ни помага да разберем не само как космическите лъчи се ускоряват, но и как се развиват остатъците от свръхнова“.
С увеличаването на общата енергия на космическите лъчи зад ударната вълна магнитното поле зад шока се променя, заедно с характера на самата ударна вълна. Изследването на условията в шоковете помага на астрономите да проследят промените на остатъка от свръхнова с времето и в крайна сметка по-добре да разберат оригиналната експлозия на свръхнова.
Центърът за космически полети „Маршал“ на НАСА, Хънтсвил, Алауа, ръководи програмата „Чандра“ за дирекция „Научна мисия“ на агенцията. Смитсоновската астрофизична обсерватория контролира науката и полетните операции от рентгенологичния център Чандра, Кеймбридж, Масачузетс.
Оригинален източник: Chandra News Release
