Na stopě původu částic kosmického záření

V roce 1006 našeho letopočtu byla na jižní obloze spatřena nová hvězda a záznamy o jejím pozorování lze nalézt po celém světě. Na obloze zářila mnohokrát jasněji než planeta Venuše a svou jasností dokonce soupeřila i s Měsícem. V době maxima byla tak jasná, že vrhala stíny a bylo možné ji spatřit i během dne. Nedávno astronomové identifikovali místo, kde k explozi supernovy SN 1006 došlo a zároveň objevili zářící expandující bublinu hmoty v jižním souhvězdí Vlka, která je pozůstatkem po této supernově. 

Pozůstatky po explozi supernovy jsou již dlouhou dobu považovány za jedny z možných původců kosmického záření – vysoce energetických částic pohybujících se téměř rychlostí světla, které přicházejí z oblastí mimo Sluneční soustavu. Detailní vysvětlení procesu, jakým k urychlení částic dochází, však zůstávalo dlouho záhadou. 
 
Tým astronomů pod vedením Sladjany Nikolić (Max Planck Institute for Astronomy, Heidelberg, Německo [1]), použil nedávno přistroj VIMOS na dalekohledu VLT k pozorování tisíc let starého pozůstatku po explozi supernovy SN 1006 a pořídil tak dosud nejdetailnější záběry tohoto objektu. Jejich cílen bylo zkoumat, co se děje v místě, kde se vysokorychlostní hmota vyvržená supernovou setkává s mezihvězdnou hmotou, tedy na čele rázové vlny. Rychle expandující čelo rázové vlny se podobá sonickému třesku, který vzniká v okolí letadla při překonání rychlosti zvuku, a je považováno za vhodného kandidáta na přírodní urychlovač částic kosmického záření. 

Týmu se poprvé podařilo nejen získat informace o hmotě rázové vlny v daném místě, ale rovněž vytvořit mapu vlastností plynu a jejich změn v různých místech rázové vlny. A to je přivedlo na stopu řešení této záhady.

Výsledky byly překvapivé – naznačovaly, že v plynu, v oblasti rázové vlny [2], se vyskytuje velké množství rychle se pohybujících protonů. Tyto protony sice nepředstavují hledané vysoce energetické částice kosmického záření, ale mohly by být jejich zdrojem. Interagují s hmotou rázové vlny a tím ji urychlují na energii potřebnou k úniku do okolního prostoru v podobě kosmického záření. 

Sladjana Nikolić vysvětluje: „Je to poprvé, co jsme mohli detailně pozorovat dění v okolí čela rázové vlny supernovy. Našli jsme důkazy, že se zde nachází oblast, která je ohřívána právě takovým způsobem, jaký bychom očekávali, díky protonům odnášejícím energii z míst těsně za čelem rázové vlny.“

V rámci této studie byla k takto detailnímu zkoumání vlastností rázové vlny v pozůstatcích po výbuchu supernovy poprvé použita metoda spektroskopie celého pole [3]. Členové týmu by nyní rádi stejnou metodu aplikovali i u jiných supernov.

„Takový novátorský přístup k pozorování by mohl být klíčem k vyřešení záhady produkce částic kosmického záření v pozůstatcích po explozích supernov,“ dodává spoluautor článku Glenn van de Ven (Max Planck Institute for Astronomy).

Zdroj

Poznámky

[1] Nové důkazy se objevily během analýzy dat, kterou prováděla Sladjana Nikolič (Max Planck Institute for Astronomy) při přípravě své doktorské práce na universitě v Heidelbergu.

[2] Tyto protony jsou označovány jako suprateplotní (suprathermal), jelikož se pohybují mnohem rychleji, než by odpovídalo teplotě okolní hmoty.

[3] Toho je docíleno použitím zařízení přístroje VIMOS označovaného jako jednotka celého pole, kde je světlo zachycené na každém jednotlivém segmentu rozloženo na základní složky spektra a toto spektrum je zaznamenáno. Spektrum pak může být analyzována pro každý segment zvlášť, což umožňuje vytvořit rychlostní mapy nebo mapy chemického složení jednotlivých částí objektu.

Další informace

Výzkum byl prezentován v článku „An Integral View of Fast Shocks around Supernova 1006”, který vyšel 14. února 2013 v odborném časopise Science.

Složení týmu: Sladjana Nikolić (Max Planck Institute for Astronomy [MPIA], Heidelberg, Německo), Glenn van de Ven (MPIA), Kevin Heng (University of Bern, Švýcarsko), Daniel Kupko (Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam [AIP], Potsdam, Německo), Bernd Husemann (AIP), John C. Raymond (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), John P. Hughes (Rutgers University, Piscataway, USA), Jesús Falcon-Barroso (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Španělsko).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy a v současnosti nejproduktivnější pozemní astronomická observatoř. ESO podporuje celkem 15 členských zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a úspěšný chod výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také vedoucí úlohu při podpoře a organizaci spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal provozuje Velmi velký teleskop (VLT), což je nejvyspělejší astronomická observatoř pro viditelnou oblast světla, a také dva další přehlídkové teleskopy. VISTA pracuje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým dalekohledem na světě, dalekohled VST (VLT Survey Telescope) je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy výhradně ve viditelné části spektra. ESO je evropským partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast ESO rovněž plánuje nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 metrů, který se stane „největším okem do vesmíru“.

Odkazy

• snímky dalekohledu VLT

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Sladjana Nikolić; Max Planck Institute for Astronomy; Heidelberg, Germany; Tel.: +49 6221 528 438; Email: nikolic@mpia.de

Glenn van de Ven; Max Planck Institute for Astronomy; Heidelberg, Germany; Tel.: +49 6221 528 275; Email: glenn@mpia.de

Richard Hook; ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1308. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.