בגל שחרורים בתקשורת, המחקרים האחרונים שבוצעו על ידי טלסקופ החלל-קרני פרמה גמא של נאס"א, מאירים את עולם האסטרופיזיקה של החלקיקים, עם הידיעה כיצד סופרנובות יכולות להיות אביהן של קרניים קוסמיות. השאר אלקטרונים וגרעינים אטומיים. כשהם נפגשים עם שדה מגנטי, דרכיהם משתנים כמו מכונית פגוש בפארק שעשועים - אבל אין שום דבר משעשע בכך שלא לדעת את מקורם. כעת, ארבע שנים של עבודה קשה שעשו מדענים במכון Kavli לאסטרופיזיקה וחלקיקים קוסמולוגיים במחלקת האנרגיה (DOE) SLAC Laboratory Accelerator Laboratory השתלמה. יש עדויות כיצד נולדות קרניים קוסמיות.
"האנרגיות של הפרוטונים האלה הם הרבה מעבר למה שמספקי החלקיקים החזקים ביותר על כדור הארץ יכולים לייצר," אמר סטפן פאנק, אסטרופיזיקאי במכון קאוולי ואוניברסיטת סטנפורד, שהוביל את הניתוח. "במאה שעברה למדנו רבות על קרניים קוסמיות כשהן מגיעות לכאן. היו לנו אפילו חשדות עזים למקור ההאצה שלהם, אבל לא היו לנו עדויות חד משמעיות לגבות אותם עד לאחרונה. "
עד כה מדענים לא הבהירו על פרטים מסוימים - כמו אילו חלקיקים אטומיים יכולים להיות אחראים לפליטות הגז הבין-כוכבי. כדי לסייע במחקר שלהם הם בדקו מקרוב את זוג שרידי הסופרנובה פולטי קרני גאמה - המכונים IC 443 ו- W44. מדוע אי ההתאמה? במקרה זה קרני גאמה חולקות אנרגיות דומות עם פרוטונים ואלקטרונים של קרניים קוסמיות. כדי להבדיל ביניהם, החוקרים חשפו את הפיון הנייטרלי, תוצר של פרוטונים של קרניים קוסמיות המשפיעים על פרוטונים נורמליים. כאשר זה קורה, הפיון מתפרק במהירות למערכת קרני גאמה, ומשאיר ירידת חתימה - כזו המספקת הוכחה בצורה של פרוטונים. הפרוטונים נוצרו בתהליך המכונה האצת פרמי, והפרוטונים נשארים שבויים בחזית ההלם הנעה במהירות של הסופרנובה ואינם מושפעים משדות מגנטיים. בזכות נכס זה, האסטרונומים הצליחו להתחקות אחריהם ישירות למקורם.
"התגלית היא האקדח המעשן ששני שרידי הסופרנובה מייצרים פרוטונים מואצים", אמר החוקר הראשי סטפן פאנק, אסטרופיזיקאי במכון קאוולי לאסטרופיסיקה וחלקיקים קוסמטיים באוניברסיטת סטנפורד בקליפורניה. "כעת אנו יכולים לעבוד כדי להבין טוב יותר כיצד הם מנהלים את ההישג הזה ולקבוע אם התהליך משותף לכל השאריות בהן אנו רואים פליטת קרני גאמא."
האם הם פעילי מהירות קטנים? תהיה בטוח. בכל פעם שהחלקיק עובר על פני חזית ההלם הוא צובר מהירות של יותר מכ -1% - בסופו של דבר מספיק כדי להשתחרר כקרן קוסמית. "אסטרונאוטים תיעדו שהם באמת רואים הבזקי אור הקשורים לקרניים קוסמיות," ציין פאנק. "זו אחת הסיבות שאני מעריץ את האומץ שלהן - הסביבה שם די קשה." השלב הבא במחקר זה, הוסיף פאנק, הוא להבין את הפרטים המדויקים של מנגנון ההאצה וגם את האנרגיות המרביות שאליהן שרידי סופרנובה יכולים להאיץ פרוטונים.
עם זאת, המחקרים לא מסתיימים שם. עדויות חדשות נוספות לשרידי סופרנובות שפועלות כמו מאיצי חלקיקים התגלו במהלך ניתוח תצפית מדוקדק על ידי האסטרונום הסרבי סלדג'נה ניקוליץ '(מכון מקס פלאנק לאסטרונומיה). הם התבוננו בהרכב האור. ניקוליק מסביר: "זו הפעם הראשונה שהצלחנו לבדוק את המיקרופיזיקה באזור ההלם ובסביבתו. מצאנו עדויות לאזור מבשר ישירות מול ההלם, שנחשב כתנאי הכרחי לייצור קרניים קוסמיות. כמו כן, אזור הבשורה מתחמם בדיוק כפי שניתן היה לצפות לו היו פרוטונים המובילים אנרגיה מהאזור ישירות מאחורי ההלם. "
ניקוליק ועמיתיה העסיקו את הספקטרוגרף VIMOS בטלסקופ הגדול מאוד של מצפה הכוכבים האירופי בצ'ילה בכדי לצפות ולתעד קטע קצר מקדמת ההלם של סופרנובה SN 1006. טכניקה חדשה זו מכונה ספקטרוסקופיית שדה אינטגרלית - תהליך לראשונה המאפשר לאסטרונומים לבדוק ביסודיות את הרכב האור משריד הסופרנובה. קווין הנג מאוניברסיטת ברן, אחד המפקחים על עבודת הדוקטורט של ניקוליץ, אומר: "אנו גאים במיוחד בעובדה שהצלחנו להשתמש בספקטרוסקופיית שדה אינטגרלית באופן לא שגרתי למדי, מכיוון שהיא משמשת בדרך כלל למחקר של גלקסיות בעלות משמרות אדומות גבוהות. בכך השגנו רמת דיוק העולה על כל המחקרים הקודמים. "
זה באמת זמן מסקרן להתבונן בשרידי סופרנובות - במיוחד ביחס לקרניים קוסמיות. כפי שמסביר ניקוליק: "זה היה פרויקט פיילוט. הפליטות שצפינו משריד הסופרנובה מאוד קלושות בהשוואה לאובייקטי היעד הרגילים עבור מכשיר מסוג זה. עכשיו כשאנחנו יודעים מה אפשרי, זה באמת מרגש לחשוב על פרויקטים למעקב. " גלן ואן דה-וון ממכון מקס פלאנק לאסטרונומיה, המנחה האחראי האחר של ניקוליק ומומחה בספקטרוסקופיה אינטגרלית בתחום, מוסיף: "גישה תצפיתית חדשה מסוג זה עשויה בהחלט להיות המפתח לפיתרון הפאזל של יצירת קרניים קוסמיות שרידי סופרנובה. "
מנהל מכון קבלי, רוג'ר בנדפורד, שהשתתף בניתוח פרמי, אמר, "ראוי שהדגמה כה ברורה המציגה שרידי סופרנובה מאיצים קרניים קוסמיות הגיעה כשחגגנו 100 שנה לגילוים. זה מביא הביתה כמה מהר יכולות הגילוי שלנו מתקדמות. "
מקורות סיפור מקוריים וקריאה נוספת: גישה רומנטית בחיפוש אחר מאיץ החלקיקים הקוסמיים, פרמי מוכיח משאריות סופרנובה מייצרות קרניים קוסמיות והוכחה: קרניים קוסמיות מגיעות מכוכבים מתפוצצים.
