Astronomowie znaleźli przekonujący dowód na to, że fala uderzeniowa supernowej wytwarza duże ilości promieniowania kosmicznego, cząstek tajemniczego pochodzenia, które stale bombardują Ziemię. Odkrycie, dokonane przy pomocy Chandra X-ray Observatory, wspiera teorię głoszącą, że fale uderzeniowe z gwiezdnych eksplozji mogą być głównym źródłem promieniowania kosmicznego.

Odkrycie to jest niezwykle ważne dla zrozumienia procesu powstawania promieniowania kosmicznego, na które składają się jądra atomowe, bombardujące ziemską atmosferę niezwykle wysokimi energiami. Naukowcy uważają, że część z nich pochodzi od rozbłysków słonecznych, natomiast pozostałe są echami podobnych procesów na innych gwiazdach, pulsarach i w dyskach akrecyjnych czarnych dziur. Jednak jednym z podstawowych aspektów są fale uderzeniowe pochodzące od supernowych. Dzięki obserwacjom zespół astronomów wzmocnił właśnie to ostatnie wyjaśnienie.

Ponieważ jest to jedyny jak na razie taki przypadek, to nie możemy z całą pewnością stwierdzić, że fale uderzeniowe supernowych są głównym źródłem promieniowania kosmicznego” – powiedział John P. Hughes z Rutgers University w Piscataway, współautor artykułu, który ukaże się w najbliższym numerze The Astrophysical Journal. – “To, co na razie zrobiliśmy, wystarcza, by stwierdzić, że co najmniej jedna z pozostałości supernowych przyspieszyła jądra atomowe tak, że uzyskały energie właściwe promieniowaniu kosmicznemu.

W roku 1572 duński astronom Tycho Brahe zajmował się badaniami niezwykle jasnej nowej gwiazdy, która nagle pojawiła się w gwiazdozbiorze Kasjopei. Gwiazdę tę znamy obecnie pod mianem pozostałości supernowej Tycho. W XVI wieku wydarzenie było sporą sensacją, bowiem przeczyło mitowi, że gwiazdy nie ulegają zmianom.

Czterysta lat później rezultaty uzyskane dzięki obserwacjom Chandry mogą doprowadzić do zrewidowania niektórych poglądów na supernowe. Sprawozdanie przygotowane przez zespół Hughesa dowodzi, że fala uderzeniowa supernowej zachowuje się w sposób nieprzewidziany przez teorię.

Resztki supernowej przemieszczają się z prędkością około 11 milionów kilometrów na godzinę. Szybka ekspansja odpowiada za wytworzenie dwóch fal uderzeniowych emitujących promieniowanie X – jedna z nich rozszerza się na zewnątrz pozostałości supernowej, druga natomiast skierowana jest do środka. Fale te, podobnie jak dźwiękowe, wytwarzane przez samoloty ponaddźwiękowe, odpowiadają za powstanie nagłych i znacznych zmian ciśnienia oraz temperatury za falą.

Zgodnie ze standardową teorią, zewnętrzna fala uderzeniowa powinna być obecnie odległa około dwóch lat świetlnych od pozostałości supernowej (a więc mniej więcej połowy odległości od Słońca do najbliższej gwiazdy). Obserwacje Chandry wykazują, że resztki supernowej znajdują się zaledwie o rok świetlny od fali uderzeniowej.

Najprawdopodobniejszym wyjaśnieniem dla takiego stanu rzeczy jest to, że fala uderzeniowa przyspiesza jądra atomów do prędkości bliskich prędkościom światła” – powiedziała Jessica Warren z Rutgers University.

Poprzednie obserwacje, wykorzystujące radioteleskopy i sprzęt czuły w zakresie promieniowania X pozwoliły ustalić, że fala uderzeniowa supernowej Tycho przyspiesza elektrony do wysokich energii. Ponieważ jednak poruszające się z dużymi prędkościami jądra atomowe nie wytwarzają zbyt dużo promieniowania w zakresie radiowym i Roentgena, nie było wiadomo, czy również one są przyspieszane przez fale uderzeniową. Dopiero obecne obserwacje pozwoliły na wysnucie takiego wniosku. Energia w tak przyspieszonych jądrach jest blisko stukrotnie większa, niż w elektronach.

Hughes zaznaczył również, że obserwacje wykonane przy pomocy Chandry mogą zmienić pogląd na ewolucję pozostałości supernowych. Może to też spowodować konieczność zrewidowania sposobu szacowania energii eksplozji supernowej na podstawie jej pozostałości.

Autor

Łukasz Wiśniewski