A közelmúltban felbocsátott űrtávcső segít feltárni az Univerzum legnagyobb energiájú részecskéinek eredetét.
Földünket folyamatosan éri a világűrből közel fénysebességgel érkező, nagyenergiájú kozmikus részecskék zápora, melyet összefoglaló néven kozmikus sugárzásnak is szokás nevezni. Szerencsére a kozmikus sugárzás részecskéi energiájuk nagy részét elvesztik bolygónk légkörébe lépve, ám éppen ezért földfelszíni detektálásuk csak közvetett módon, speciális detektorok segítségével valósítható meg. Különösen fontos kérdés, hogy honnan származnak az említett nagyenergiájú részecskék - mivel azonban űrbeli útjuk során a kozmikus mágneses terek többször is eltéríthetik ezeket, ezért a közvetett megfigyelésekből nehéz messzemenő következtetéseket levonni.
Ígéretesebb lehetőségnek tűnik a források közvetlen megfigyelése: amikor a gyorsuló részecskék (főleg protonok) csillagközi gázfelhők atomjaival ütköznek, nagyenergiájú gamma-sugárzás keletkezik. A témával foglalkozó szakemberek már régóta úgy gondolják, hogy a szupernóva-robbanások táguló gázhéjai megfelelő helyszínnek számítanak az ilyen jelenségek lejátszódásához, de eddig csak kevés közvetlen megfigyeléssel sikerült alátámasztani ezt az elképzelést.
A 2008-ban felbocsátott, gamma-tartományban működő Fermi űrtávcsővel a közelmúltban négy szupernóva-maradványt - három közepesen idősnek számító, 4 ezer és 30 ezer év közötti gázbuborékot, valamint a fiatal, mindössze 330 éves, Cassiopeia A jelű maradványt - vizsgáltak meg. Amellett, hogy a négy objektumról az eddigi legrészletesebb felvételek készültek el az elektromágneses sugárzás legnagyobb energiájú részében (sőt, a három idősebb maradványt most sikerült először felbontani ebben a tartományban), a megfigyelt sugárzás energiaeloszlása is érdekes információkhoz juttatta a kutatókat.
Montázs a Fermi által megfigyelt szupernóva-maradványokról (NASA)
A Cassiopeia A jelű szupernóva-maradvány több hullámhossz-tartományban készített megfigyelésekből összeállított, színes képe: gamma-sugárzás (Fermi űrtávcső, rózsaszín), röntgensugárzás (Chandra űrtávcső, kék és zöld), látható tartomány (Hubble űrtávcső, sárga), infravörös (Spitzer űrtávcső, vörös) és rádióhullámok tartománya (VLA, narancs). A Fermi méréseit jelző tartományt fehér körvonallal is kiemeltük. (NASA/DOE/O. Krause/JPL/SAO/Steward Obs.)
Az eredmények alapján úgy tűnik, az idősebb szupernóva-maradványok különösen fényesek a gigaelektronvoltos energiatartományban (ez a látható fotonok néhány elektronvoltos energiájának milliárdszorosa), de az ennél is nagyobb energiákon relatíve halványak. Ugyanakkor a fiatalabb, Cas A jelű maradvány a nagyobb energiákon is fényesnek látszik. A magyarázat az, hogy a fiatal gázbuborékoknál erősebb lehet a mágneses tér, így a legnagyobb energiájú részecskék is "csapdázódnak", míg az idősebb maradványoknál a gyengébb mágneses tér csak a kevésbé gyors részecskék megtartását teszi lehetővé. A vizsgálatok arra is rámutattak, hogy a nagyenergiájú kozmikus részecskék nyomait jelző gamma-sugárzás keletkezésére nem csak a fentebb említett részecskeütközések, hanem az ún. fékezési sugárzás (gyorsan mozgó elektronoknak az atommagok megközelítésekor fellépő energiavesztesége) is magyarázatul szolgálhat. A szakemberek további megfigyeléseket terveznek, hogy nagyobb mintán is tesztelhessék a szupernóva-maradványok kozmikus részecskegyorsításban betöltött szerepét.
Forrás: Astronomy Now, 2010.02.15.
