Astronomer bruger IAC-instrumenter til at undersøge oprindelsen af ​​kosmiske stråler

I november 1572 blev der observeret en supernovaeksplosion i retning af stjernebilledet Cassiopeia, og dens mest berømte observatør var Tycho Brahe, en af ​​grundlæggerne af moderne observationsastronomi. Eksplosionen frembragte en ekspanderende sky af supervarm gas, en supernova-rest, som blev genopdaget i 1952 af britiske radioastronomer, bekræftet af synlige fotografier fra Mount Palomar-observatoriet, Californien, i 1960'erne, og et spektakulært billede blev taget i røntgenstråler af Chandra-satellitobservatoriet i 2002. Astronomer bruger supernova-rester til at udforske højenergifysik i det interstellare rum.

I en artikel, der skal offentliggøres i Astrofysisk tidsskrift et hold fra 7 lande, herunder forskere ved Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), har observeret Tycho supernova-resten med GHaFaS, et sofistikeret instrument fra IAC, monteret på 4,2 m William Herschel Telescope (WHT) ved Roque de los Muchachos Observatory (Garafía, La Palma, Kanariske øer). Deres mål var at udforske hypotesen om, at de kosmiske stråler, højenergi subatomare partikler, som konstant bombarderer jordens ydre atmosfære, stammer fra disse meget energiske gasskyer. GHaFaS giver astronomer mulighed for at observere emissionen fra ioniseret brint over brede felter, giver et kort over hastighedsstrukturen i et objekt i fine detaljer.

De kortlagde en betragtelig del af Tycho-restskyen, inklusive et fremtrædende lyst glødetråd, og viste, at brintlinjen, der udsendes fra glødetråden, viser en meget større spredning af hastigheder, end det kan forklares ud fra gassens temperatur. Faktisk målte de to komponenter af emission, en med stor hastighedsspredning, og en anden med en endnu større spredning. De viste, at den eneste måde for emissionen at vise disse karakteristika er, hvis der er en mekanisk mekanisme i skyen, der producerer højenergipartikler. Supernova-rester har længe været betragtet som en sandsynlig kilde til de kosmiske stråler, som strømmer ud på Jordens ydre atmosfære, men det er første gang, at der er blevet fremlagt klare beviser for en accelerationsmekanisme. Kosmiske stråler har energier meget højere end dem, der produceres i selv de største partikelacceleratorer på Jorden (såsom CERN), og deres undersøgelse er vigtig ikke kun for astrofysik, men for partikelfysik.

"Disse resultater kunne ikke være blevet produceret af nogen af ​​de andre spektrografer på store teleskoper i verden," siger Joan Font, en af ​​artiklens forfattere, og den person, der er ansvarlig for driften af ​​GHaFaS. "Vores instrument har en unik kombination af høj hastighedsopløsning, bredt felt, og god vinkelopløsning, og denne kombination var påkrævet for Tycho-projektet". Disse observationer er et første skridt mod en bedre forståelse af den kosmiske stråleaccelerationsmekanisme i supernova-rester. "Vi burde være i stand til at kombinere disse resultater med observationer, der allerede er taget ved brug af OSIRIS smalbåndskamera. på 10,4 m Gran Telescopio CANARIAS (GTC) for at bestemme effektiviteten af ​​accelerationen af ​​de kosmiske stråler," siger John Beckman, en anden IAC-forsker og en medforfatter på papiret.