2011.03.29. - Érdekes szálak a Tycho-féle szupernóva-maradványban

A Chandra műholddal végzett hosszú észlelési sorozat eredményeként a Tycho-féle szupernóva-maradványban olyan vastag szálakat figyeltek meg, amilyeneket eddig még soha nem láttak ilyen objektumokban.

A Chandra röntgenműhold 2009. április 13. és 2009. május 3. között 9 alkalommal, összesen 207 órán keresztül észlelte az egyik legismertebb szupernóva-maradványt, a Tycho-félét. A megfigyelések legfontosabb eredménye, hogy a nagyenergiájú tartományban olyan vastag szálakat (sávokat) azonosítottak, amilyeneket korábban soha nem figyeltek meg szupernóva-maradványokban. A sávok létezése az első direkt bizonyítéka lehet annak, hogy egy szupernóva-maradvány az LHC (Large Hadron Collider) gyorsítóban elérhető energia százszorosára is fel tudja gyorsítani a részecskéket, de az eddigieknél megalapozottabb magyarázattal szolgálhat arra is, hogy honnan származnak a Földet a világűrből folyamatosan bombázó nagyenergiájú, ún. kozmikus részecskék, illetve alátámaszthatja a mágneses térnek a robbanás lökéshulláma által történő drasztikus felerősödését leíró elméletet.

A Chandra röntgenfelvétele a Tycho-féle szupernóva-maradványról. A két kiemelt területen jól látszanak a most felfedezett - erősebb és halványabb - sávok, melyekben a mágneses tér sokkal kuszább, az anyag mozgása pedig turbulensebb, mint a környező régiókban. A sávok dominálta területeken csapdába eső elektronok a mágneses erővonalak körüli spirális mozgásuk következtében bocsátják ki a röntgensugárzást.
[NASA/CXC/Rutgers/K. Eriksen és tsai]

A röntgentartományban megfigyelhető sávokról azt gondolják, hogy ezeken a területeken az anyag turbulenciája sokkal nagyobb, a mágneses tér pedig sokkal kuszább, mint a környező régiókban. Az elektronok csapdába esnek a sávokban, közben röntgensugárzást bocsátanak ki, amint a mágneses erővonalak mentén spiráloznak. Turbulens és erős mágneses térrel bíró régiók megjelenését egyébként már korábban is várták a szupernóva-maradványokban, de azt gondolták, hogy a legnagyobb energiájú részecskék - elsősorban protonok - egy "lyukacsos" hálózatot hoznak létre, melyben a kisebb sűrűségű területeket a gyenge és erős mágneses terek határvonalán kialakuló nagyobb sűrűségű falak választják el. Ezért is okozott meglepetést a sávok detektálása.

A lyukak karakterisztikus méretét a szupernóva-maradvány legnagyobb energiájú protonjai spirális mozgásának átmérőjével megegyezőnek várták. Ezek energiája ráadásul a kozmikus sugárzásban mérhető legnagyobb energiáknak felel meg, így az, hogy a sávok közti távolság éppen ezen protonok spirális pályáinak átmérőjével egyezik meg, alátámasztja azt az elképzelést, hogy a Galaxist átjáró nagyenergiájú részecskék a szupernóva-maradványokban gyorsulnak fel.

A sávok létrejöttének magyarázata. A köralakú kék terület a robbanás lökéshulláma által létrehozott legkülső burkot jelöli, benne a sávokkal. A felső inzert egy sávhoz közeli terület kinagyítása, melyben a sötét vonalak jelzik a mágneses erővonalakat, a piros spirálok pedig a körülöttük mozgó elektronok pályáit. A Chandra által mért röntgensugárzásért ezek a TeV energiájú elektronok felelősek. A középső és alsó panel egy halványabb és egy erősebb sáv egy részének kinagyítása. Itt a mágneses erővonalak kuszábbak, az anyag turbulensebb. A sávok közötti távolság az LHC-ben elérhető energiát százszorosan meghaladó energiájú protonok spirális pályáinak átmérőjével egyezik meg. A nagyon nagy energiájú részecskék sugárzása már kevésbé effektív, így a Chandra méréseiben nem látszik. Ezeket a részecskéket gondolják a kozmikus sugárzás fő összetevőinek.
[NASA/CXC/M. Weiss]

A tőlünk 13 ezer fényévre található szupernóva-maradványt létrehozó robbanás 1572-ben következett be, nevét a felfedező Tycho Brahe dán csillagászról kapta. Közelsége és becsült abszolút fényessége alapján a robbanás olyan fényes lehetett, hogy valószínűleg még nappal is megfigyelhető volt - természetesen szabad szemmel, hiszen a távcső első alkalmazása néhány évtizeddel későbbre tehető.

Az eredményeket részletező szakcikk az Astrophysical Journal Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• Chandra News 2011.03.24.