Na początku listopada roku 1572 ówcześni obserwatorzy dostrzegli nową gwiazdę w gwiazdozbiorze Kasjopei. Dziś wiemy, że była to najjaśniejsza od 400 lat supernowa.
Obiekt nazwano supernową Tycho na cześć Tycho de Brahe, który intensywnie badał to zjawisko. Obecnie, po wielu latach badań przez należące do NASA obserwatorium kosmiczne Fermi Gamma-Ray Space Telescope zdobywamy nową wiedzę na temat obiektu oraz protonów podróżujących przez przestrzeń kosmiczną z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Wcześniej długo zastanawiano się, skąd się biorą takie cząstki.
Wiadomo, że wysokoenergetyczne promieniowanie gamma powstaje, gdy promieniowanie kosmiczne zderza się z pyłem międzygwiezdnym. Do badania takiego właśnie promieniowania gamma przeznaczony jest teleskop Fermi. Jeden z jego instrumentów, Large Area Telescope (LAT) skanuje całe niebo co trzy godziny, stopniowo budując coraz dokładniejszą mapę nieba w paśmie gamma.
Gdy gwiazda eksploduje, przekształca się w supernową, a następnie w pozostałości po niej. Gorący gaz wyrzucony z gwiazdy przemierza z dużą prędkością Kosmos. Badacze przypuszczają, że pola magnetyczne na czele fali uderzeniowej cząstek są w stanie je niejako uwięzić i sprawić, że odbijają się od siebie podczas podróży niczym piłeczki pingpongowe. Odbicia te sprawiają, że cząsteczki mają coraz więcej i więcej energii – są ładowane. Po przekroczeniu pewnej wartości granicznej są już w stanie wyrwać się z pułapki magnetycznej i uciec w przestrzeń. Jest to scenariusz wydarzeń przewidywany od dawna, a teraz LAT dał nowe dowody na jego potwierdzenie.
Wiele z młodych pozostałości po supernowych – jak Tycho – wydają się produkować więcej wysokoenergetycznego promieniowania gamma, niż te starsze. Stąd wiemy, że akceleracja cząstek odbywa się intensywniej w młodych obiektach – występują tam silniejsze pola magnetyczne.
Supernowa Tycho eksplodowała 6 listopada, ale kiepska pogoda sprawiła, że Tycho Brahe zaczął ją badać od 11-tego. Było to wczasach, gdy panowała opinia, że niebo jest niezmienne. Tycho dostrzegł ją pierwszy raz podczas spaceru przed obiadem. Od tego czasu obiekt pozostawał widoczny przez 15 miesięcy i nie poruszał się po niebie. Prowadziło to do wniosku, że znajduje się on dalej, niż elementy Układu Słonecznego. Dziś wiemy, że jest w odległości pomiędzy 9, a 11 tysięcy lat świetlnych.
Od tego czasu minęło pół tysiąclecia. Minęło też 2,5 roku, do kiedy LAT zaczął skanować niebo i udowodnił, że supernowa emituje promieniowanie gamma o energii rzędu miliardów elektronowoltów (GeV). Dla porównania, energia światła widzialnego to 2-3 elektronowolty (eV). Uczeni spodziewają się, że po pewnych dalszych badaniach uzyskają świetną sygnaturę spektralną, która będzie wskazywać na obecność wysokoenergetycznych protonów.
Najlepszy obecny model mechanizmu tego typu zjawisk bazuje na obserwacjach LAT w paśmie GeV, w paśmie TeV (trylionów elektronowoltów) wykonywanych przez obserwatoria naziemne oraz na danych z pasma rentgenowskiego. Proton podróżujący z prędkością bliskiej świetlnej uderza w wolniej poruszający się proton. Powstaje wtedy niestabilna cząstka zwana pionem o masie 14% masy protonu. Po zaledwie 10 milionowych miliardowej części sekundy pion rozpada się na parę kwantów gamma.
Film pokazujący, jak powstaje promieniowanie, o którym mowa w artykule:
{youtube}866sUMsrkAg{/youtube}
