Eksplodujące gwiazdy setki razy potężniejsze od ziemskich akceleratorów

0

Najnowsze obserwacje pozostałości po gwiazdach, które uległy eksplozji, dowodzą, że prawdopodobnie siły rozrywające gwiazdy potrafią przyspieszać cząsteczki do energii setki razy większych od wytwarzanych przez najpotężniejsze ziemskie akceleratory.

Bardzo długie badania prowadzone przy użyciu należącego do NASA obserwatorium orbitalnego Chandra wydają się dowodzić istnienia szczególnego rodzaju pasów promieniowania rentgenowskiego, co z kolei pozwala wyjaśnić, w jaki sposób powstaje ekstremalnie silne promieniowanie kosmiczne bombardujące nieustannie atmosferę naszej planety.

“Wielokrotnie widzieliśmy już intrygujące pozostałości po supernowych, ale jeszcze nigdy wcześniej nie udało nam się dostrzec takich pasm”, twierdzi prowadzący te badania Kristoffer Eriksen odbywający właśnie staż post-doktorancki na Rutgers University (New Jersey, USA).

Jest to mocny argument przemawiający za jedną z wiodących teorii zachowania się pól magnetycznych podczas tak silnych eksplozji. Według tej teorii w obszarze fali uderzeniowej powstałej z pozostałości gwiazdy rozerwanej eksplozją pole magnetyczne staje się niezwykle splątane, a ruch cząsteczek bardzo burzliwy. Wysokoenergetyczne cząstki mogą błądzić wielokrotnie w kierunku rozchodzenia się fali oraz z powrotem, nieustannie podnosząc swoją energię. Cząstki te to w większości protony, a modele teoretyczne ich dystrybucji przewidują powstawanie nieuporządkowanej sieci dziur i ścian, odpowiadających kolejno silnym oraz słabym rejonom pola magnetycznego.

Odkryte właśnie przez badaczy pasma mają odpowiadać obszarom, gdzie burzliwość przybiera na sile, a pola magnetyczne są splątane bardziej niż w sąsiednich obszarach – mogą to być zatem wspominanie ściany przewidywane przez teorię. Elektrony w tych rejonach zostają uwięzione i poruszając się spiralnie wokół linii pola zaczynają emitować promieniowanie X. Jednakże, co ciekawe, regularność i okresowość odkrytej struktury pasmowej wydaje się być większa, niż według teorii być powinna.

“Bardzo nas to zaskoczyło”, mówi jeden ze współautorów badań, Jack Hughes, profesor fizyki i astronomii na tym samym uniwersytecie. “Nie spodziewaliśmy się odnaleźć tyle porządku pośród takiej ilości chaosu. Być może znaczy to, że teoria nie jestem kompletna lub też że jest tu coś innego, czego jeszcze nie rozumiemy”.

Zakładając, że odstępy między pasmami promieniowania rentgenowskiej odpowiadają promieniom ruchu wysokoenergetycznych protonów, zaobserwowane tutaj odstępy są 100 razy większe niż te uzyskiwane w LHC. Odpowiadają one jednocześnie analogicznym odstępom dla najsilniejszych rodzajów promieniowania kosmicznego spotykanych w naszej Galaktyce.

Pamiętajmy, iż tor ruchu promieniowania kosmicznego jest zakrzywiany przez wszystkie “przypadkowe” pola magnetyczne, jakie napotyka, dlatego nie da się ze 100% pewnością określić, skąd dana próbka promieniowania do nas dociera. Od dawna podejrzewano, że pozostałości po supernowych są świetnym źródłem takiego promieniowania.

Odkrycie pasm świadczy także na korzyść teorii mówiącej o gigantycznym wzmacnianiu pól magnetycznych w obszarach zajmowanych przez pozostałości supernowych, jednakże wspomniany wyżej nadmiar regularności nie pozwala na tym etapie skreślić innych teorii. “Jeszcze zbyt wcześnie, aby ogłosić pełne zwycięstwo teorii”, dodaje Eriksen.

Badania przeprowadzono na supernowej Tycho odległej od nas o 13 000 lat świetlnych, a nazwanej tak na cześć Tycho de Brache, który już w 1572 roku doniósł o jej odkryciu.

“Pozostałości po supernowych to dla nas wspaniałe laboratorium pozwalające badać, w jaki sposób natura przyspiesza najbardziej energetyczne z cząstek”, wyjaśnia inny naukowiec, Roger Blandford z Uniwersytetu Stanforda.

O odkryciu doniesiono 20 lutego w piśmie specjalistycznym The Astrophysical Journal Letters.

(NASA)

Share.

Comments are closed.