Hace unos 100 años, los científicos comenzaron a darse cuenta de que parte de la radiación que percibimos en la atmósfera terrestre no es de origen regional.Esto finalmente condujo al descubrimiento de los rayos cósmicos, los protones de alta energía y los núcleos atómicos, que eliminaron los electrones y aceleraron a velocidades relativistas (cercanas a la velocidad de la luz).Sin embargo, todavía existen algunos misterios en torno a este extraño (y potencialmente fatal) fenómeno.
Esto incluye preguntas sobresu origenY cómo el componente principal de los rayos cósmicos (protones) se acelera a una velocidad tan alta.Gracias a un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Nagoya, los científicos cuantificaron por primera vez la cantidad de rayos cósmicos producidos por los remanentes de supernova.La investigación ha ayudado a desentrañar un misterio de 100 años y es un paso importante para determinar exactamente de dónde provienen las naves espaciales.
Los científicos han descubierto que los rayos cósmicos son el sol, las supernovas, los estallidos de rayos gamma (GRB),núcleo galáctico activo(también conocidos como cuásares): sus orígenes exactos han sido un misterio desde que se descubrieron por primera vez en 1912. De manera similar, los astrónomos teorizaron que los remanentes de supernova (las secuelas de una explosión de supernova) hacen que los remanentes de supernova se aceleren casi a la velocidad de la luz.
A medida que los rayos cósmicos viajan a través de nuestra galaxia, juegan un papel importante en la evolución química del medio interestelar (ISM).Por lo tanto, comprender los orígenes de las galaxias es importante para comprender cómo evolucionan las galaxias.Las observaciones mejoradas en los últimos años han llevado a algunos científicos a especular que los remanentes de supernova crean rayos cósmicos porque los protones en aceleración interactúan con los protones en el ISM para producir rayos gamma de muy alta energía (VHE).
Sin embargo, los rayos gamma también son producidos por electrones que interactúan con fotones en el ISM, que pueden ser en forma de fotones infrarrojos o radiación de Fondo Cósmico de Microondas (CMB).Por lo tanto, para determinar el origen de los rayos cósmicos, es de suma importancia determinar cuál es más grande.Para descubrir este hecho, un equipo de investigación, que incluye a miembros de la Universidad de Nagoya,Observatorio Astronómico Nacional de Japón(NAOJ) y la Universidad de Adelaide, Australia: se observaron restos de supernova RX J1713.7–3946 (RX J1713).
En el centro de su investigación se encontraba un enfoque novedoso que desarrollaron para cuantificar la fuente de rayos gamma en el espacio interestelar.Las observaciones anteriores han demostrado que la intensidad de los rayos gamma VHE producidos por los protones que chocan con otros protones en el ISM es proporcional a la densidad del gas interestelar, que se puede identificar mediante imágenes de rayos de radio.Mientras tanto, también se espera que los rayos gamma generados por la interacción entre electrones y fotones en ISM sean proporcionales a la intensidad de los rayos X no térmicos emitidos por los electrones.
Para el estudio, el equipo se basó en datos del Sistema Estereoscópico de Alta Energía (HESS), un observatorio de rayos gamma VHE ubicado en Namibia (operado por el Instituto Max Planck de Física Nuclear).Luego combinaron esto con datos de rayos X del observatorio X-ray Multi-Mirror Mission (XMM-Newton) de la ESA y datos sobre la distribución de gas en el medio interestelar.
Luego combinaron los tres conjuntos de datos y determinaron que los protones representaban el 67 ± 8 % de los rayos cósmicos, mientras que los electrones de los rayos cósmicos representaban el 33 ± 8 % de los rayos cósmicos, aproximadamente una división de 70/30.Estos hallazgos son innovadores porque son los primeros en cuantificar los posibles orígenes de los rayos cósmicos.También constituyen la evidencia más convincente de que los remanentes de supernova son la fuente de los rayos cósmicos.
Estos resultados también muestran que los rayos gamma de los protones son más comunes en las regiones interestelares ricas en gas, mientras que los rayos gamma generados por los electrones aumentan en las regiones pobres en gas.Esto respalda lo que predijeron muchos investigadores, a saber, que los dos mecanismos trabajan juntos para influir en la evolución de ISM.dichoEl profesor emérito Yasuo Fukui, autor principal del estudio, dijo:
“Este nuevo método no hubiera sido posible sin la cooperación internacional.”Además de los observatorios existentes, el telescopio de rayos gamma de próxima generación CTA (Cherenkov Telescope Array) se aplicará más a los remanentes de supernova, lo que hará avanzar en gran medida el estudio de los orígenes cósmicos”.
Además de liderar este proyecto, Fukui trabaja desde 2003 para cuantificar la distribución de gas interestelar utilizando:NantenRadio telescopioObservatorio Las CampanasChile yConjunto compacto del telescopio australiano.El profesor Gavin Rowell de la Universidad de Adelaide y el Dr. Gracias a Sabrina Einecke (coautora del estudio) y al equipo HESS, la resolución espacial y la sensibilidad de los observatorios de rayos gamma finalmente han llegado a un punto en el que son comparables. entre los dos.
Mientras tanto, el coautor Dr. Hidetoshi Sano de NAOJ dirigió el análisis de conjuntos de datos de archivo en el Observatorio XMM-Newton.En este sentido, el estudio también muestra cómo la colaboración internacional y el intercambio de datos están permitiendo todo tipo de investigación avanzada.Ha llegado la era en la que los avances astronómicos ocurren regularmente, gracias a métodos mejorados y más oportunidades de colaboración, ¡junto con equipos mejorados!
Otras lecturas:Universidad de Nagoya,Diario astrofísico