Astronomen denken dat ze eindelijk de bron van de kosmische straling van de Melkweg kennen

Bijna een eeuw geleden begonnen wetenschappers te beseffen dat een deel van de straling die we in de atmosfeer van de aarde detecteren niet van lokale oorsprong is.

Dit leidde uiteindelijk tot de ontdekking van kosmische straling, hoogenergetische protonen en atoomkernen die werden ontdaan van hun elektronen en versneld tot relativistische snelheden (dicht bij de lichtsnelheid).

Er zijn echter nog steeds veel mysteries rond dit vreemde (en dodelijke) fenomeen.

Dit omvat vragen over: hun oorsprong En hoe het hoofdbestanddeel van kosmische straling (protonen) met zo’n hoge snelheid wordt versneld.

Dankzij nieuw onderzoek van de Universiteit van Nagoya hebben wetenschappers voor het eerst de hoeveelheid kosmische straling bepaald die in een supernovarest wordt geproduceerd.

Dit onderzoek heeft geholpen een 100 jaar oud mysterie op te lossen en is een grote stap in de richting van het nauwkeurig bepalen van de bron van kosmische straling.

Terwijl wetenschappers geloven dat kosmische straling afkomstig is van verschillende bronnen – onze zon, supernova’s, gammastraaluitbarstingen (GRB’s) en Actieve galactische kernen (ook bekend als quasars) – Hun exacte oorsprong is een mysterie geweest sinds ze voor het eerst werden ontdekt in 1912.

Evenzo hebben astronomen de hypothese geopperd dat supernovaresten (na-effecten van supernova-explosies) verantwoordelijk zijn voor hun versnelling tot bijna de lichtsnelheid.

Terwijl ze door onze melkweg reizen, spelen kosmische stralen een rol in de chemische evolutie van het interstellaire medium (ISM). Als zodanig is het begrijpen van hun oorsprong van cruciaal belang om te begrijpen hoe sterrenstelsels zijn geëvolueerd.

In de afgelopen jaren hebben verbeterde waarnemingen ertoe geleid dat sommige wetenschappers speculeren dat supernovaresten aanleiding geven tot kosmische straling omdat de protonen die ze versnellen een interactie aangaan met protonen in het ISM om hoogenergetische gammastraling (VHE) te vormen.

Gammastraling wordt echter ook geproduceerd door elektronen die in wisselwerking staan ​​met fotonen in het ISM, wat de vorm kan hebben van infraroodfotonen of straling van kosmische magnetron achtergrond (CMB). Daarom is het bepalen van de grootste bron van cruciaal belang voor het bepalen van de oorsprong van kosmische straling.

In de hoop hier licht op te werpen, heeft het onderzoeksteam – waaronder leden van de Nagoya University, Nationaal Astronomisch Observatorium van Japan (NAOJ), Universiteit van Adelaide, Australië – Heb je het supernova-overblijfsel RX J1713.7 opgemerkt? 3946 (RX J1713).

De sleutel tot hun onderzoek was de nieuwe benadering die ze ontwikkelden om de bron van gammastraling in de interstellaire ruimte te bepalen.

Eerdere waarnemingen toonden aan dat de intensiteit van VHE-gammastralen van protonen die botsen met andere protonen in het ISM evenredig is met de dichtheid van interstellair gas, dat kan worden onderscheiden met behulp van radiolineaire beeldvorming.

Aan de andere kant wordt verwacht dat de gammastralen die worden gegenereerd door de interactie van elektronen met fotonen in het ISM ook evenredig zijn met de niet-thermische röntgenstralingsintensiteit van de elektronen.

Voor hun studie vertrouwde het team op gegevens die waren verkregen door het High Energy Stereoscopic System (HESS), het VHE-gammastralingsobservatorium in Namibië (en beheerd door het Max Planck Institute for Nuclear Physics).

Ze combineerden dit vervolgens met röntgengegevens verkregen door het X-ray Multiple Mirror Mission (XMM-Newton) observatorium van de European Space Agency en gegevens over gasdistributie in het interstellaire medium.

Ze combineerden vervolgens alle drie de datasets en stelden vast dat protonen goed waren voor 67 ± 8 procent van de kosmische straling, terwijl kosmische stralingselektronen 33 ± 8 procent vertegenwoordigden – ongeveer een verdeling van 70/30.

Deze resultaten zijn baanbrekend omdat het de eerste keer is dat de mogelijke oorsprong van kosmische straling is vastgesteld. Ze vormen ook het meest definitieve bewijs tot nu toe dat supernovaresten de bron zijn van kosmische straling.

Deze resultaten tonen ook aan dat gammastraling van protonen vaker voorkomt in gasrijke interstellaire regio’s, terwijl die geïnduceerd door elektronen worden versterkt in gasarme regio’s.

Dit ondersteunt wat veel onderzoekers hebben voorspeld, namelijk dat de twee mechanismen samenwerken om de ontwikkeling van ISM te beïnvloeden.

Ze zei Emeritus hoogleraar Yasuo Fukui, hoofdauteur van de studie: “Deze nieuwe methode zou niet mogelijk zijn geweest zonder internationale samenwerking. [It] Het zal worden toegepast op meer supernovaresten met behulp van de Next Generation Gamma-Ray Telescope (CTA) (Cherenkov Telescope Array) naast bestaande observatoria, wat een belangrijke stap vooruit zal zijn in de studie van de oorsprong van kosmische straling.”

Naast het leiden van dit project, werkt Fukui sinds 2003 aan het bepalen van de distributie van interstellair gas met behulp van Nantan radiotelescoop in Las Campanas-observatorium in Chili en Australië compacte telescoop.

Dankzij professor Gavin Roel en dr. Sabrina Aeneke van de Universiteit van Adelaide (studie co-auteurs) en het HESS-team, heeft de ruimtelijke resolutie en gevoeligheid van de gammastraling-observatoria eindelijk het punt bereikt waarop vergelijkingen tussen de twee gemaakt kunnen worden.

Ondertussen leidde co-auteur Dr. Hidetoshi Sano van NAOJ de analyse van gearchiveerde datasets van het XMM-Newton Observatorium. In dit opzicht laat dit onderzoek ook zien hoe internationale samenwerking en datadeling allerlei baanbrekend onderzoek mogelijk maken.

Gecombineerd met verbeterde tools, verbeterde methoden en grotere mogelijkheden voor samenwerking leiden tot een tijdperk waarin astrologische doorbraken de norm worden!

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd door universum vandaag. Lees de origineel artikel.