Noggranna observationer med ESO:s jätteteleskop VLT (Very Large Telescope) av resterna av en tusen år gammal supernova har avslöjat ledtrådar i jakten på de mystiska kosmiska partiklarna. För första gången pekar observationerna på materia i supernovaresten som rör sig fort - och som kan vara föregångare till partiklarna som utgör den kosmiska strålningen. Forskningsresultaten publicerades i tidskriften Science den 14 februari 2013.
År 1006 dök plötsligt en ny stjärna upp på den södra stjärnhimlen, något som nedtecknats på många ställen i världen. Den lyste flera gånger starkare än planeten Venus, kanske till och med lika starkt som månen. Stjärnans ljusstyrka gjorde att den gav upphov till skuggor under dagen. På senare år har astronomer identifierat positionen på himlen för denna supernova: den kallas SN 1006. I den södra stjärnbilden Vargen har de också hittat en lysande expanderande ring av materia som utgör resterna av den stora explosionen.
Forskare har länge trott att sådana supernovarester kan vara en av platserna där en del av den så kallade kosmiska strålningen bildas. Den utgörs av kosmiska partiklar med mycket hög energi som har sitt ursprung utanför solsystemet och som färdas nära ljusets hastighet. Fram tills nu har detaljerna kring hur partiklarna kan uppstå varit ett mysterium.
Ett astronomteam lett av Sladjana Nikolić vid Max Planck-institutet för astronomi i Heidelberg, Tyskland , har använt instrumentet VIMOS på VLT för att titta närmare på den tusen år gamla supernovaresten SN 1006 än vad som tidigare varit möjligt. De ville studera vad som händer när materialet som skickas ut med hög hastighet från supernovan möter den orörliga gasen mellan stjärnorna (det interstellära mediet). Där uppstår en så kallad chockfront. Den expanderande chockfronten liknar ljudbangen som bildas av ett överljudsflygplan och den är en naturlig kandidat för platsen där kosmiska partiklar acceleras till höga hastigheter.
För första gången har man inte bara fått information om materialet i chockfronten vid en punkt, utan också kunnat bygga upp en karta över gasens egenskaper, och hur dessa ändras över chockfronten. Detta har gett viktiga ledtrådar till mysteriet.
Teamets mätningar gav överraskande resultat, som tyder på att det i gasen i chockfronten finns många protoner med höga hastigheter. Nu är dessa partiklars energier inte tillräckligt höga för att vara just de partiklar som utgör den kosmiska strålningen. Men de skulle kunna vara “frön” som interagerar med materialet i chockfronten och som gör att de får de extremt höga energierna som behövs för att det ska kunna bli de kosmiska partiklarna som flyger iväg i rymden.
Sladjana Nikolić förklarar:
- Det här är den första gången vi kan ta en närmare titt på vad som händer i och omkring chockvågen från en supernova. Vi fann bevis för att det finns ett område som värms upp precis på det sättet som man man förväntar sig om det är protoner som som tar med sig energi från området direkt bakom chockfronten.
Det här är den första studien där man använder en så kallad tredimensionell spektrograf för att detaljstudera egenskaperna hos chockfronter i supernovarester. Teamet vill nu använda metoden för att studera fler supernovarester.
