NASAs Fermi-mission ser ingen gammastråler fra nærliggende supernova

Astrofysikere har længe mistænkt supernovaer for at være de største bidragydere til kosmisk stråle.

Disse eksplosioner opstår, når en stjerne mindst otte gange solens masse løber tør for brændstof. Kernen kollapser og springer derefter tilbage og driver en chokbølge udad gennem stjernen. Chokbølgen accelererer partikler og skaber kosmiske stråler. Når kosmiske stråler kolliderer med andet stof og lys, der omgiver stjernen, genererer de gammastråler.

Supernovaer påvirker i høj grad en galakses interstellare miljø. Deres eksplosionsbølger og ekspanderende skyer af affald kan vare ved i mere end 50.000 år. I 2013 viste Fermi-målinger, at supernova-rester i vores egen Mælkevejsgalakse accelererede kosmiske stråler, som genererede gammastrålelys, når de ramte interstellart stof. Men astronomer siger, at resterne ikke producerer nok højenergipartikler til at matche videnskabsmænds målinger på Jorden.

En teori foreslår, at supernovaer kan accelerere de mest energiske kosmiske stråler i vores galakse i de første par dage og uger efter den første eksplosion.

Men supernovaer er sjældne og forekommer kun få gange i århundredet i en galakse som Mælkevejen. Ud til afstande på omkring 32 millioner lysår opstår en supernova i gennemsnit kun én gang om året.

Efter en måneds observationer, startende da teleskoper med synligt lys første gang så SN 2023ixf, havde Fermi ikke opdaget gammastråler.

"Desværre betyder det ikke, at der ikke er nogen kosmiske stråler at se ingen gammastråler," sagde medforfatter Matthieu Renaud, en astrofysiker ved Montpellier Universe and Particle Laboratory, en del af National Center for Scientific Research i Frankrig. "Vi er nødt til at gennemgå alle de underliggende hypoteser vedrørende accelerationsmekanismer og miljøforhold for at konvertere fraværet af gammastråler til en øvre grænse for kosmisk stråleproduktion."

Forskerne foreslår et par scenarier, der kan have påvirket Fermis evne til at se gammastråler fra hændelsen, som den måde, eksplosionen fordelte snavs på og tætheden af ​​materiale omkring stjernen.

Fermis observationer giver den første mulighed for at studere forholdene lige efter supernovaeksplosionen. Yderligere observationer af SN 2023ixf ved andre bølgelængder, nye simuleringer og modeller baseret på denne begivenhed og fremtidige undersøgelser af andre unge supernovaer vil hjælpe astronomer med at finde de mystiske kilder til universets kosmiske stråler.

Flere oplysninger: G. Martí-Devesa et al, Tidlige gammastrålebegrænsninger på kosmisk stråleacceleration i core-kollaps SN 2023ixf med Fermi Large Area Telescope, Astronomy &Astrophysics (2024). DOI:10.1051/0004-6361/202349061

Journaloplysninger: Astronomi og astrofysik

Leveret af NASA's Goddard Space Flight Center