Neuer Blick in Tycho Supernova Überreste Hinweise auf Cosmic Ray Origins

Das Chandra-Röntgenobservatorium hat einen brandneuen, tiefen Blick in den Tycho Supernova-Rest geworfen und ein Muster aus Röntgenstreifen gefunden. Ungeachtet der dreidimensionalen Natur dieses unglaublichen Bildes wurde noch nie zuvor etwas Ähnliches wie diese streifenartigen Merkmale in den Resten eines explodierenden Sterns gesehen, aber Astronomen glauben, sie könnten erklären, wie einige kosmische Strahlen erzeugt werden. Darüber hinaus unterstützen die Streifen eine Theorie darüber, wie Magnetfelder in Supernova-Druckwellen dramatisch verstärkt werden können.

Kosmische Strahlen bestehen aus Elektronen, Positronen und Atomkernen und bombardieren ständig die Erde. Auf ihrer Reise mit nahezu Lichtgeschwindigkeit durch die Galaxie werden die Teilchen von Magnetfeldern abgelenkt, die ihre Wege durcheinander bringen und ihre Herkunft maskieren. Es wurde lange angenommen, dass Supernova-Überreste die Quelle kosmischer Strahlung bis zum „Knie“ des kosmischen Strahlenspektrums bei 10 ^ 15 eV sind, aber bisher wurden keine spezifischen Quellen gefunden.

Im Jahr 2010 fand das Fermi-Gammastrahlenteleskop Hinweise – auch von Supernova-Überresten -, bei denen Strahlung emittiert wird, die milliardenfach energetischer ist als sichtbares Licht.

Es wird jedoch angenommen, dass die von Chandra gezeigten Streifen, die oben in energiereichen Röntgenstrahlen (blau) dargestellt sind, Regionen sind, in denen die Turbulenzen größer und die Magnetfelder stärker verwickelt sind als in den umgebenden Bereichen. Elektronen werden in diesen Regionen gefangen und senden Röntgenstrahlen aus, wenn sie sich um die Magnetfeldlinien drehen. Regionen mit verstärkter Turbulenz und Magnetfeldern wurden in Supernova-Überresten erwartet, aber es wurde vorausgesagt, dass die Bewegung der energiereichsten Teilchen – hauptsächlich Protonen – ein unordentliches Netzwerk von Löchern und dichten Wänden hinterlässt, die schwachen bzw. starken Regionen von Magnetfeldern entsprechen.

Daher war die Erkennung von Streifen eine Überraschung.

Es wurde erwartet, dass die Größe der Löcher dem Radius der Spiralbewegung der Protonen mit der höchsten Energie im Supernova-Rest entspricht. Diese Energien entsprechen den höchsten Energien der kosmischen Strahlung, von denen angenommen wird, dass sie in unserer Galaxie erzeugt werden. Der Abstand zwischen den Streifen entspricht dieser Größe, was die Existenz dieser extrem energetischen Protonen belegt.

„Wir interpretieren die Streifen als Beweis für die Beschleunigung von Partikeln bis nahe an das Knie des CR-Spektrums in Regionen mit verstärkter magnetischer Turbulenz, während das beobachtete hochgeordnete Muster dieser Merkmale eine neue Herausforderung für Modelle der diffusiven Stoßbeschleunigung darstellt“, schreibt Kristoffer A. Eriksen und sein Team in ihrer Arbeit "Evidence For Particle Acceleration to the Knee des kosmischen Strahlenspektrums in Tychos Supernova-Überrest".

Quelle: Chandra

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