Gli astronomi pensano di conoscere finalmente la fonte dei raggi cosmici della Via Lattea

Quasi un secolo fa, gli scienziati hanno iniziato a rendersi conto che alcune delle radiazioni che rileviamo nell’atmosfera terrestre non sono di origine locale.

Ciò alla fine portò alla scoperta di raggi cosmici, protoni ad alta energia e nuclei atomici privati ​​dei loro elettroni e accelerati a velocità relativistiche (vicine alla velocità della luce).

Tuttavia, ci sono ancora molti misteri che circondano questo strano (e mortale) fenomeno.

Questo include domande su le loro origini E come il componente principale dei raggi cosmici (protoni) viene accelerato a una velocità così elevata.

Grazie a una nuova ricerca dell’Università di Nagoya, gli scienziati hanno determinato per la prima volta la quantità di raggi cosmici prodotti in un residuo di supernova.

Questa ricerca ha aiutato a risolvere un mistero vecchio di 100 anni ed è un passo importante verso la determinazione accurata della fonte dei raggi cosmici.

Mentre gli scienziati ritengono che i raggi cosmici provengano da diverse fonti: il nostro sole, le supernove, i lampi di raggi gamma (GRB) e Nuclei Galattici Attivi (aka quasar) – La loro origine esatta è rimasta un mistero da quando sono stati scoperti per la prima volta nel 1912.

Allo stesso modo, gli astronomi hanno ipotizzato che i resti di supernova (postumi di esplosioni di supernova) siano responsabili della loro accelerazione quasi alla velocità della luce.

Mentre viaggiano attraverso la nostra galassia, i raggi cosmici giocano un ruolo nell’evoluzione chimica del mezzo interstellare (ISM). Pertanto, comprendere la loro origine è fondamentale per capire come si sono evolute le galassie.

Negli ultimi anni, osservazioni migliorate hanno portato alcuni scienziati a ipotizzare che i resti di supernova diano origine ai raggi cosmici perché i protoni che accelerano interagiscono con i protoni nell’ISM per formare raggi gamma ad alta energia (VHE).

Tuttavia, i raggi gamma sono prodotti anche da elettroni che interagiscono con i fotoni nell’ISM, che possono essere sotto forma di fotoni infrarossi o radiazioni provenienti da sfondo cosmico a microonde (CMB). Pertanto, determinare la fonte più grande è fondamentale per determinare l’origine dei raggi cosmici.

Sperando di far luce su questo, il team di ricerca – che includeva membri dell’Università di Nagoya, Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ), Università di Adelaide, Australia – Hai notato il resto di supernova RX J1713.7? 3946 (RXJ1713).

La chiave della loro ricerca è stato il nuovo approccio sviluppato per determinare la fonte dei raggi gamma nello spazio interstellare.

Osservazioni precedenti hanno mostrato che l’intensità dei raggi gamma VHE dai protoni che collidono con altri protoni nell’ISM è proporzionale alla densità del gas interstellare, che può essere distinta utilizzando l’imaging radio lineare.

D’altra parte, ci si aspetta che anche i raggi gamma generati dall’interazione degli elettroni con i fotoni nell’ISM siano proporzionali all’intensità dei raggi X non termici degli elettroni.

Per il loro studio, il team si è basato sui dati ottenuti dall’High Energy Stereoscopic System (HESS), l’osservatorio di raggi gamma VHE situato in Namibia (e gestito dal Max Planck Institute for Nuclear Physics).

Hanno quindi combinato questi dati con i dati sui raggi X ottenuti dall’osservatorio X-ray Multiple Mirror Mission (XMM-Newton) dell’Agenzia spaziale europea e i dati sulla distribuzione del gas nel mezzo interstellare.

Hanno quindi combinato tutti e tre i set di dati e hanno determinato che i protoni rappresentavano il 67 ± 8 percento dei raggi cosmici mentre gli elettroni dei raggi cosmici rappresentavano il 33 ± 8 percento, circa 70/30.

Questi risultati sono rivoluzionari perché sono la prima volta che vengono determinate le potenziali origini dei raggi cosmici. Costituiscono anche la prova più definitiva fino ad oggi che i resti di supernova sono la fonte dei raggi cosmici.

Questi risultati dimostrano anche che i raggi gamma dei protoni sono più comuni nelle regioni interstellari ricche di gas, mentre quelli indotti dagli elettroni sono potenziati nelle regioni povere di gas.

Ciò supporta ciò che molti ricercatori hanno previsto, ovvero che i due meccanismi lavorano insieme per influenzare lo sviluppo dell’ISM.

Lei disse Il professor emerito Yasuo Fukui, che è stato l’autore principale dello studio: “Questo nuovo metodo non sarebbe stato possibile senza la cooperazione internazionale. [It] Verrà applicato a più resti di supernova utilizzando il Next Generation Gamma-Ray Telescope (CTA) (Cherenkov Telescope Array) oltre agli osservatori esistenti, che serviranno come un importante progresso nello studio dell’origine dei raggi cosmici».

Oltre a guidare questo progetto, Fukui ha lavorato per determinare la distribuzione del gas interstellare dal 2003 utilizzando Nantan radiotelescopio in Osservatorio Las Campanas in Cile e telescopio compatto australiano.

Grazie al professor Gavin Roel e alla dott.ssa Sabrina Aeneke dell’Università di Adelaide (coautori dello studio) e al team HESS, la risoluzione spaziale e la sensibilità degli osservatori di raggi gamma hanno finalmente raggiunto il punto in cui è possibile effettuare confronti tra i due.

Nel frattempo, il co-autore Dr. Hidetoshi Sano di NAOJ ha condotto l’analisi dei set di dati d’archivio dall’XMM-Newton Observatory. A questo proposito, questo studio mostra anche come la collaborazione internazionale e la condivisione dei dati consentano ogni tipo di ricerca all’avanguardia.

In combinazione con strumenti migliorati, metodi migliorati e maggiori opportunità di collaborazione stanno portando a un’era in cui le scoperte astrologiche stanno diventando la norma!

Questo articolo è stato originariamente pubblicato da universo oggi. Leggi il articolo originale.