Замість того, щоб інвестувати у прискорювачі частинок тут, на Землі, фізики могли б подумати, як просто підірвати кілька зірок. Коли частинки рухаються навколо залишку, вони прискорюються величезними магнітними полями, з часом наближаючись до швидкості світла. Зображення Чандри показують, що частинки прискорюються до максимальної швидкості, передбаченої теоріями.
Нові підказки про походження космічних променів, таємничих високоенергетичних частинок, які бомбардують Землю, були виявлені за допомогою рентгенівської обсерваторії Чандра НАСА. Надзвичайно детальне зображення залишків вибухнулої зірки забезпечує вирішальне розуміння покоління космічних променів.
Вперше астрономи відобразили швидкість прискорення електронів космічних променів у залишку наднової. Нова карта показує, що електрони прискорюються з близькою до теоретично максимальної швидкості. Це відкриття надає переконливі докази того, що залишки наднової є ключовими місцями для зарядки заряджених частинок.
Карта була створена із зображення Кассіопеї А, 325-річного залишку, отриманого вибуховою смертю масивної зірки. Блакитні мудрі дуги на зображенні простежують розширюється зовнішню ударну хвилю, де відбувається прискорення. Інші кольори на зображенні показують сміття від вибуху, нагрітого до мільйонів градусів.
"Вчені з 60-х років теоретизують, що космічні промені повинні створюватися в клубі магнітних полів при ударі, але тут ми можемо бачити, що це відбувається безпосередньо", - сказав Майкл Стейдж з Університету Массачусетса, Амхерст. «Пояснення, звідки беруться космічні промені, допомагає нам зрозуміти інші таємничі явища у Всесвіті з високою енергією».
Прикладами є прискорення заряджених частинок до високих енергій у найрізноманітніших об'єктах, починаючи від ударів магнітосфери навколо Землі до дивовижних екстрагалактичних струменів, які виробляються надмасивними чорними дірами і мають довжину тисячі світлових років.
Раніше вчені розробили теорію, щоб пояснити, як заряджені частинки можуть бути прискорені до надзвичайно високих енергій - подорожі майже зі швидкістю світла - багато разів підстрибуючи назад і назад по ударній хвилі.
"Електрони набирають швидкості щоразу, коли вони відштовхуються через ударний фронт, як у релятивістській машині пінболу", - сказав член команди Гленн Аллен з Массачусетського технологічного інституту (MIT), Кембридж. "Магнітні поля - це як бампери, а удар - як фліппер".
Під час аналізу величезного набору даних команда змогла відокремити рентгенівські промені, що надходять від прискорюючих електронів, від тих, що надходять від нагрітого зоряного сміття. З даних випливає, що деякі з цих електронів прискорюються зі швидкістю, близькою до максимуму, передбаченого теорією. Космічні промені складаються з електронів, протонів та іонів, з яких у рентгенівських променях виявляється лише світіння від електронів. Очікується, що протони та іони, що складають основну частину космічних променів, поводяться аналогічно електронам.
"Захоплююче бачити регіони, де світіння, яке утворюється космічними променями, насправді перекриває 10-мільйонний градус газу, нагрітого ударними хвилями наднової", - сказав Джон Хоук, також з MIT. "Це допомагає нам зрозуміти не тільки те, як прискорюються космічні промені, але і як розвиваються залишки наднової".
Зі збільшенням загальної енергії космічних променів, що знаходяться за ударною хвилею, магнітне поле, що знаходиться за ударним, змінюється разом із характером самої ударної хвилі. Дослідження умов ударів допомагає астрономам простежити зміни залишків наднової з часом, і в кінцевому підсумку краще зрозуміти оригінальний вибух наднової.
Центр космічних польотів Маршалла НАСА, Хантсвіл, штат Алавіа, керує програмою Чандра для управління наукової місії агентства. Смітсонівська астрофізична обсерваторія контролює наукові та льотні операції з рентгенівського центру Чандра, Кембридж, штат Массачусетс.
Оригінальне джерело: Chandra News Release
