Výkonný galaktický urychlovač částic

ESO 023/09 tisková zpráva

Astronomové rozluštili letitou záhadu částicových urychlovačů v Galaxii. Využili k tomu data z dalekohledu VLT (ESO) a družice Chandra (NASA). V časopise Science Express zveřejnili studii, která ukazuje, že galaktické kosmické záření je silně urychlováno v pozůstatcích vybuchlých hvězd.

Během pilotovaných kosmických letů v rámci projektu Apollo pozorovali astronauti záblesky světla, viditelného dokonce se zavřenými víčky. Dnes víme, že za tímto jevem stálo kosmické záření, přicházející z oblastí mimo Sluneční soustavu. Jedná se o nepřetržitý tok vysoce energetických částic, jež mimo jiné bombardují Zemi a mohou se dostat skrze atmosféru až na povrch, kde mají stále dostatek energie, aby způsobily například proudové impulsy v elektronice. Galaktické kosmické záření pochází ze zdrojů nacházejících se uvnitř naší Galaxie a sestává převážně z protonů pohybujících se rychlostmi blízkými rychlosti světla. Při urychlení získaly protony daleko vyšší energii, než jakou by jim dokázal dodat největší pozemský urychlovač LHC v CERNu (Large Hadron Collider, Velký hadronový srážeč).

„Již delší dobu se předpokládalo, že za urychlení kosmického záření jsou zodpovědné rychle se rozpínající obálky vybuchlých hvězd. Naše pozorování však přináší přímý důkaz. Našli jsme doslova kouřící hlaveň,“ říká přední autor práce Eveline Helder z Astronomického ústavu Utrechtské univerzity v Nizozemsku. „Můžeme dokonce říci, že jsme určili také kalibr hlavně, která částice kosmického záření vystřeluje fantastickými rychlostmi,“ dodává spoluautor Jacco Vink, rovněž z Astronomického ústavu v Utrechtu.

Helder a Vink spolu s dalšími kolegy svou průkopnickou prací poprvé dokázali rozhodnout dlouhodobý astronomický spor. Ukázali, že exploze hvězd urychluje částice v dostatečném množství, aby to vysvětlilo množství na Zemi pozorovaného kosmického záření. Studie navíc určuje, kolik energie se na urychlení částic spotřebuje. „Když hvězda vybuchne jako supernova, je velká část energie exploze přeměněna na extrémní kinetickou energii urychlených částic,“ říká Helder. „Tato energie potom chybí při zahřívání plynu a ten je tudíž mnohem chladnější, než předpovídá teorie.“

Vědci prozkoumali supernovu, které vzplála v roce 185 n.l. a byla zaznamenána čínskými astronomy. Pozůstatky s katalogovým označením RCW 86 se nacházejí ve vzdálenosti 8 200 světelných let od Země směrem do souhvězdí Kružítka (Circinus) na jižní obloze. Jedná se pravděpodobně o nejstarší dochovaný záznam exploze hvězdy.

Skupina astronomů využila dalekohledu VLT, aby proměřila teplotu plynu těsně za hranicí rázové vlny. Zároveň již před třemi lety změřila ze snímků družicí Chandra rychlost rázové vlny. Zjistili, že se  pohybuje rychlostí 10 až 30 miliónů kilometrů za hodinu, což jsou 1 až 3 procenta rychlosti světla. Teplota plynu byla určena na 30 miliónů stupňů Celsia. Z běžného pohledu jde o docela horký plyn, nicméně je to mnohem méně, než se očekávalo při dané rychlosti rázové vlny. Ta by podle teorie měla plyn zahřát na téměř půl miliardy stupňů. „Chybějící energie urychlila kosmické záření,“ uzavírá Vink.

Zdroj

Další informace:

Vědecká práce je publikována v časopise Science: „Measuring the cosmic ray acceleration efficiency of a supernova remnant“, E. A. Helder a kol.

Složení vědeckého týmu: E.A. Helder, J. Vink a F. Verbunt (Astronomical Institute Utrecht, Utrecht University, The Netherlands), C.G. Bassa and J.A.M. Bleeker (SRON, Netherlands Institute for Space Research, The Netherlands), A. Bamba (ISAS/JAXA Department of High Energy Astrophysics, Kanagawa, Japan), S. Funk (Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford, USA), P. Ghavamian (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA), K. J. van der Heyden (University of Cape Town, South Africa), and R. Yamazaki (Department of Physical Science, Hiroshima University, Japan). C.G. Bassa spolupracuje také s Radboud University Nijmegen, Nizozemsko.

ESO (Evropská jižní observatoř) je mezinárodní evropskou organizací pro astronomii. Jejími členy (14) jsou: Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemí, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO má za cíl vývoj, konstrukci a provoz výkonných pozemních dalekohledů, jenž zpřístupní astronomům významné vědecké objevy. ESO také hraje přední roli v astronomickém výzkumu a mezinárodní spolupráci. V současnosti provozuje světově jedinečné observatoře, jež se nacházejí na poušti Atacama Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Paranalu ESO provozuje nejvyspělejší pozemní dalekohled pracující ve viditelném světle – Velmi velký dalekohled (VLT). Zároveň je ESO evropským zástupcem  největšího astronomického projektu všech dob – teleskopu ALMA. V současnosti ESO plánuje výstavbu Evropského extrémně velkého dalekohledu (E-ELT), který bude mít průměr primárního zrcadla 42 metrů. Bude pracovat ve viditelném a infračerveném oboru a stane se největším dalekohledem světa.

Vědecká zpráva na vyžádání zde: http://www.sciencemag.org/help/about/contact_info.dtl

 

Kontakty:

Eveline Helder, Jacco Vink, Astronomical Institute Utrecht, The Netherlands
Tel.: +31 30 253 5221, +31 30 253 2513, e-mail: E.A.Helder (at) uu.nl, j.vink (at) uu.nl

Stefan Funk, Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford, USA
Tel.: +1 650 926 8979, e-mail: funk (at) slac.stanford.edu

Ryo Yamazaki, Hiroshima University, Japan
Tel.: +81-82-424-7362, e-mail: ryo (at) theo.phys.sci.hiroshima-u.ac.jp

Aya Bamba, ISAS/JAXA Department of High Energy Astrophysics, Kanagawa, Japan
Tel.: +81-42-759-8138, e-mail : bamba (at) astro.isas.jaxa.jp

ESO La Silla - Paranal - ELT Press Officer: Dr. Henri Boffin - +49 89 3200 6222 - hboffin@eso.org
ESO Press Officer in Chile: Valeria Foncea - +56 2 463 3123 - vfoncea@eso.org

Překlad: Tomáš Mohler, Hvězdárna Valašské Meziříčí
Národní kontakt: Pavel Suchan +420 267 103 040 suchan@astro.cz

autor: Tomáš Mohler