Trong một làn sóng phát hành truyền thông, các nghiên cứu mới nhất được thực hiện bởi Kính viễn vọng không gian tia Gamma của NASA Fermi đang thắp sáng thế giới vật lý thiên văn hạt nhân với tin tức về việc siêu tân tinh có thể là tổ tiên của tia vũ trụ. Phần còn lại là các electron và hạt nhân nguyên tử. Khi họ gặp một từ trường, đường đi của họ thay đổi như một chiếc xe hơi trong công viên giải trí - nhưng ở đó, không có gì thú vị về việc không biết nguồn gốc của họ. Giờ đây, bốn năm làm việc chăm chỉ của các nhà khoa học tại Viện Vật lý thiên văn và Vũ trụ học hạt Kavli tại Phòng thí nghiệm Máy gia tốc quốc gia SLAC của Bộ Năng lượng (DOE) đã được đền đáp. Có bằng chứng về cách các tia vũ trụ được sinh ra.
Năng lượng của các proton này vượt xa những gì các máy va chạm hạt mạnh nhất trên Trái đất có thể tạo ra, ông Stefan Funk, nhà vật lý thiên văn thuộc Viện Kavli và Đại học Stanford, người đứng đầu phân tích cho biết. Vào thế kỷ trước, chúng ta đã học được rất nhiều về các tia vũ trụ khi chúng đến đây. Chúng tôi thậm chí còn có những nghi ngờ mạnh mẽ về nguồn gốc của sự tăng tốc của họ, nhưng chúng tôi đã có những bằng chứng rõ ràng để sao lưu chúng cho đến gần đây.
Cho đến bây giờ, các nhà khoa học vẫn chưa rõ về một số chi tiết - chẳng hạn như các hạt nguyên tử nào có thể chịu trách nhiệm cho sự phát thải từ khí liên sao. Để hỗ trợ nghiên cứu của họ, họ đã xem xét rất kỹ về một cặp tia gamma phát ra tàn dư siêu tân tinh - được gọi là IC 443 và W44. Tại sao có sự khác biệt? Trong trường hợp này, tia gamma có chung năng lượng với các proton và electron của vũ trụ. Để tách chúng ra, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra pion trung tính, sản phẩm của các proton tia vũ trụ tác động đến các proton bình thường. Khi điều này xảy ra, pion nhanh chóng phân rã thành một tập hợp các tia gamma, để lại sự suy giảm chữ ký - một loại cung cấp bằng chứng dưới dạng các proton. Được tạo ra trong một quá trình được gọi là Gia tốc Fermi, các proton vẫn bị giam cầm trong mặt trước chấn động nhanh chóng của siêu tân tinh và aren do bị ảnh hưởng bởi từ trường. Nhờ tài sản này, các nhà thiên văn học đã có thể theo dõi họ trực tiếp về nguồn của họ.
Phát hiện là một khẩu súng hút thuốc mà hai tàn dư siêu tân tinh này đang tạo ra các proton tăng tốc, theo nhà nghiên cứu chính của Stefan Funk, nhà vật lý thiên văn thuộc Viện Vật lý thiên văn và Vũ trụ học Kavli tại Đại học Stanford ở California. Bây giờ chúng ta có thể làm việc để hiểu rõ hơn về cách họ quản lý chiến công này và xác định xem liệu quy trình có phổ biến đối với tất cả tàn dư nơi chúng ta thấy phát xạ tia gamma hay không.
Có phải họ là những người mê tốc độ? Bạn betcha. Mỗi khi hạt đi qua mặt trận xung kích, nó sẽ tăng thêm khoảng 1% tốc độ - cuối cùng đủ để thoát ra như tia vũ trụ. Các phi hành gia của Tiết đã ghi lại rằng họ thực sự nhìn thấy những tia sáng liên quan đến các tia vũ trụ, theo ông Fun Funk. Một trong những lý do tôi ngưỡng mộ sự dũng cảm của họ - môi trường ngoài kia thực sự khá khắc nghiệt. Bước tiếp theo trong nghiên cứu này, Funk bổ sung, là tìm hiểu chi tiết chính xác về cơ chế gia tốc và cả năng lượng tối đa mà tàn dư siêu tân tinh có thể tăng tốc proton.
Tuy nhiên, các nghiên cứu don lồng kết thúc ở đó. Thêm bằng chứng mới về tàn dư siêu tân tinh hoạt động như máy gia tốc hạt xuất hiện trong quá trình phân tích quan sát cẩn thận của nhà thiên văn học người Serbia Sladjana Nikolic (Viện thiên văn học Max Planck). Họ đã xem thành phần của ánh sáng. Nikolic giải thích: Đây là lần đầu tiên chúng tôi có thể xem xét chi tiết về vi sinh vật trong và xung quanh khu vực sốc. Chúng tôi đã tìm thấy bằng chứng cho một khu vực tiền thân trực tiếp trước cú sốc, được cho là điều kiện tiên quyết của việc sản xuất tia vũ trụ. Ngoài ra, khu vực tiền thân đang được làm nóng theo cách người ta mong đợi nếu có các proton mang năng lượng từ khu vực ngay sau cú sốc.
Nikolic và các đồng nghiệp của cô đã sử dụng máy quang phổ VIMOS tại Kính viễn vọng rất lớn của Đài thiên văn Nam châu Âu ở Chile để quan sát và ghi lại một phần ngắn của mặt trước sốc của siêu tân tinh SN 1006. Kỹ thuật mới này được gọi là quang phổ trường tích phân - quá trình lần đầu tiên cho phép các nhà thiên văn học kiểm tra kỹ lưỡng thành phần ánh sáng từ tàn dư siêu tân tinh. Kevin Heng thuộc Đại học Bern, một trong những người giám sát công việc tiến sĩ của Nikolic, nói: Gợi ý chúng tôi đặc biệt tự hào về việc chúng tôi quản lý sử dụng quang phổ trường tích phân theo cách khá không chính thống, vì nó thường được sử dụng cho nghiên cứu các thiên hà đỏ cao. Khi làm như vậy, chúng tôi đã đạt được mức độ chính xác vượt xa tất cả các nghiên cứu trước đây.
Đây thực sự là một thời gian hấp dẫn để xem xét kỹ hơn về tàn dư siêu tân tinh - đặc biệt là đối với các tia vũ trụ. Như Nikolic giải thích: Đây là một dự án thí điểm. Khí thải chúng tôi quan sát được từ tàn dư siêu tân tinh rất, rất mờ nhạt so với các đối tượng mục tiêu thông thường cho loại nhạc cụ này. Bây giờ chúng ta đã biết những gì có thể xảy ra, nó rất thú vị khi nghĩ về các dự án tiếp theo. Glenn van de Ven thuộc Viện Thiên văn học Max Planck, đồng giám sát viên khác của Nikolic và một chuyên gia về quang phổ trường tích phân, cho biết thêm: Đây là cách tiếp cận quan sát mới lạ này có thể là chìa khóa để giải câu đố về cách các tia vũ trụ được tạo ra trong tàn dư siêu tân tinh.
Giám đốc Viện Kavli, Roger Blandford, người tham gia phân tích Fermi, cho biết, nó phù hợp với một cuộc biểu tình rõ ràng như vậy cho thấy tàn dư siêu tân tinh tăng tốc tia vũ trụ khi chúng tôi kỷ niệm 100 năm khám phá. Nó mang về nhà nhanh như thế nào khả năng khám phá của chúng ta đang tiến bộ.
Nguồn gốc của câu chuyện và đọc thêm: Cách tiếp cận mới lạ trong việc săn tìm máy gia tốc hạt vũ trụ, NASA Fermi cung cấp tàn dư siêu tân tinh sản xuất tia vũ trụ và bằng chứng: Tia vũ trụ đến từ sao nổ.
