Tycho szupernóvája gamma-tartományban
(Rovat: Távoli világok kutatói, Amerika és az űrcsillagászat - 2011.12.15 07:15.)

Csillagászok a Fermi-űrtávcső segítségével felfedezték, hogy az 1572-es szupernóva maradványa a nagy energiájú gamma-tartományban aktív. A felfedezés jelentős előrelépést jelenthet a kozmikus sugarak keletkezésének megértésében.

A „Tycho szupernóvája” elnevezését a híres dán csillagász, Tycho Brahe után kapta, aki érdeklődéssel tanulmányozta az 1572-ben feltűnt fényes csillagot, mely egy szupernóva volt. Napjainkban, több éves adatgyűjtés után a csillagászok megállapították, hogy nagy energiájú gamma-sugárzást bocsát ki a szupernóva. Azt remélik, hogy az új felfedezés segítségével pontosabb kép alkotható a kozmikus sugárzás eredetéről. (A kozmikus sugarak olyan szubatomi részecskék, melyek közel fénysebességgel száguldanak a világűrben.) Az, hogy hol és hogyan tesznek szert ekkora energiára, ma még erősen vitatott: forrásuk nem azonosítható egyszerűen, mivel útjukat könnyen eltérítik a mágneses terek. Eredetük tanulmányozható a nagy energiájú gamma-sugarak vizsgálatával.

„Ez az észlelés megerősíti azt a feltevést, hogy a szupernóvákban gyorsulhatnak a kozmikus sugarak” – állítják Stefan Funk (Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, KIPAC) és munkatársai az eredményeket bemutató, december 7-én megjelent cikkükben.

Ahogy az amerikai Fermi-űrtávcső Large Area Telescope (LAT, azaz nagy látómezejű távcső) nevű műszere látta a Tycho-szupernóva maradványát, a gamma-sugárzás tartományában (bíbor). A képen láthatóak továbbá a röntgen (sárga, zöld és kék), az infravörös (piros) és az optikai adatok. (Kép: gamma – NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration; röntgen – NASA / CXC / SAO; infravörös – NASA / JPL-Caltech; látható fény – MPIA / Calar Alto / O. Krause et al. / DSS)

Az óriási tömegű csillagok élete egy hatalmas szupernóva-robbanással ér véget, mikor elfogyott a fúziós folyamat fenntartásához elegendő anyag. A robbanást követően a maradványból kialakul egy gyorsan táguló, forró gázból álló héj, melyet a robbanásban létrejött lökéshullám határol. Az elképzelések szerint a lökéshullám bármely oldalán kialakuló mágneses mezők képesek részecskéket csapdába ejteni a lökéshullám-frontban. Ezek a résecskék pedig hatalmas energiára képesek szert tenni, miközben pattognak a lökésfrontban előre és hátra. Végül kitörnek a szupernóva-maradványból és talán beleütköznek egy éppen nézelődő űrteleszkóp detektorába, mint például a Fermi LAT (Large Area Telescope, azaz nagy látómezejű távcső) műszerébe, mely egy területen milliárd elektronvoltos gamma-sugárzást észlelt a Tycho szupernóva-maradvány irányából. (Összehasonlításképp: a látható fény energiatartománya 2-3 elektronvolt.)

A kutatócsoport értelmezése szerint a Fermi eredményei – kiegészítve további földi megfigyelésű rádió és röntgen adatokkal – arra utalnak, hogy egy úgynevezett pionkeltési folyamat lehet a legjobb magyarázat a nagy energiájú sugárzásra. A pionkeltési folyamat során egy közel fénysebességre felgyorsított proton nekiütközik egy lassabban mozgó protonnak, létrehozva ezáltal egy instabil, kis tömegű részecskét, a piont, mely szinte azonnal felbomlik, gamma-sugárzást bocsátva ki. A szupernóva-maradvány esetében ez úgy képzelhető el, hogy valahol a maradványban a protonok képesek gyorsulni, aztán beleütközni lassabban mozgó protonokba, és ezzel jön létre a gamma-sugárzás.