Dalam gelombang siaran media, kajian terbaru yang dilakukan oleh Teleskop Angkasa Fermi Gamma-ray NASA menerangi dunia astrofizik zarah dengan berita tentang bagaimana supernova dapat menjadi leluhur sinar kosmik. Selebihnya adalah elektron dan inti atom. Apabila mereka bertemu dengan medan magnet, jalan mereka berubah seperti kereta bumper di taman hiburan - tetapi tidak ada yang menggembirakan untuk tidak mengetahui asal usulnya. Kini, empat tahun kerja keras yang dilakukan oleh saintis di Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology di Laboratory Accelerator National Department of Energy (DOE) SLAC telah membuahkan hasil. Terdapat bukti bagaimana sinar kosmik dilahirkan.
"Tenaga proton ini jauh melebihi yang dihasilkan oleh collider zarah yang paling kuat di Bumi," kata Stefan Funk, ahli astrofizik dengan Institut Kavli dan Universiti Stanford, yang mengetuai analisis. "Pada abad yang lalu, kami telah belajar banyak tentang sinar kosmik ketika mereka tiba di sini. Kami bahkan mempunyai kecurigaan yang kuat mengenai sumber percepatan mereka, tetapi kami tidak mempunyai bukti yang jelas untuk menyokongnya sehingga baru-baru ini. "
Sehingga kini, para saintis tidak mengetahui beberapa butiran - seperti zarah atom apa yang bertanggungjawab untuk pelepasan gas antarbintang. Untuk menolong penyelidikan mereka, mereka melihat sepasang sinar gamma yang memancarkan sisa-sisa supernova - yang dikenali sebagai IC 443 dan W44. Mengapa perbezaannya? Dalam kes ini, sinar gama berkongsi tenaga yang serupa dengan proton dan elektron sinar kosmik. Untuk membezakannya, para penyelidik telah menemui pion neutral, produk proton sinar kosmik yang mempengaruhi proton normal. Apabila ini berlaku, pion cepat merosot menjadi satu set sinar gamma, meninggalkan penurunan tanda - satu yang memberikan bukti dalam bentuk proton. Dibuat dalam proses yang dikenali sebagai Fermi Acceleration, proton tetap tertawan di bahagian depan kejutan supernova yang bergerak pantas dan tidak dipengaruhi oleh medan magnet. Berkat harta tanah ini, para astronom dapat mengesannya kembali ke sumber mereka.
"Penemuannya adalah senjata api yang kedua-dua sisa supernova ini menghasilkan proton yang dipercepat," kata penyelidik utama Stefan Funk, ahli astrofizik dengan Institut Kavli untuk Astrofizik dan Kosmologi Partikel di Universiti Stanford di California. "Sekarang kita dapat bekerja untuk lebih memahami bagaimana mereka mengelola prestasi ini dan menentukan apakah proses itu umum untuk semua sisa di mana kita melihat pelepasan sinar gamma."
Adakah mereka speedster kecil? Anda betcha. Setiap kali zarah melintasi bahagian depan kejutan, ia memperoleh kelajuan sekitar 1% lebih banyak - akhirnya cukup untuk melepaskan diri sebagai sinar kosmik. "Angkasawan telah mendokumentasikan bahawa mereka benar-benar melihat kilatan cahaya yang terkait dengan sinar kosmik," kata Funk. "Itulah salah satu sebab saya mengagumi keberanian mereka - persekitaran di luar sana sangat sukar." Langkah seterusnya dalam penyelidikan ini, Funk menambahkan, adalah untuk memahami perincian tepat mengenai mekanisme pecutan dan juga tenaga maksimum yang mana sisa-sisa supernova dapat mempercepat proton.
Walau bagaimanapun, kajian tidak berakhir di sana. Lebih banyak bukti baru mengenai sisa-sisa supernova yang bertindak seperti pemecut zarah muncul semasa analisis pemerhatian yang teliti oleh ahli astronomi Serbia, Sladjana Nikolic (Institut Astronomi Max Planck). Mereka melihat komposisi cahaya. Nikolic menjelaskan: “Ini adalah pertama kalinya kami dapat melihat secara terperinci mikrofizik di dalam dan sekitar kawasan kejutan. Kami menemui bukti untuk wilayah pendahulu tepat di hadapan kejutan, yang dianggap sebagai prasyarat pengeluaran sinar kosmik. Juga, wilayah pendahuluan sedang dipanaskan dengan cara yang diharapkan seseorang jika ada proton yang mengeluarkan tenaga dari wilayah itu tepat di belakang kejutan. "
Nikolic dan rakan-rakannya menggunakan spektrograf VIMOS di Teleskop Observatorium Selatan Selatan Eropah di Chile untuk memerhatikan dan mendokumentasikan bahagian pendek bahagian depan kejutan supernova SN 1006. Teknik baru ini dikenali sebagai spektroskopi medan integral - proses pertama kali yang membolehkan para astronom memeriksa komposisi cahaya dari sisa supernova. Kevin Heng dari University of Bern, salah seorang penyelia karya doktor Nikolic, mengatakan: "Kami sangat bangga dengan kenyataan bahawa kami berjaya menggunakan spektroskopi medan integral dengan cara yang agak tidak ortodoks, kerana biasanya digunakan untuk kajian galaksi pergeseran merah tinggi. Dengan melakukannya, kami mencapai tahap ketepatan yang jauh melebihi semua kajian sebelumnya. "
Ini benar-benar masa yang menarik untuk melihat lebih dekat sisa-sisa supernova - terutama berkenaan dengan sinar kosmik. Seperti yang dijelaskan oleh Nikolic: “Ini adalah projek perintis. Pelepasan yang kami perhatikan dari sisa supernova sangat, sangat samar dibandingkan dengan objek sasaran biasa untuk instrumen jenis ini. Sekarang kita tahu apa yang mungkin, sangat menggembirakan untuk memikirkan projek susulan. " Glenn van de Ven dari Max Planck Institute for Astronomy, penyelia bersama Nikolic yang lain dan pakar dalam spektroskopi bidang integral, menambah: “Pendekatan pemerhatian novel semacam ini dapat menjadi kunci untuk menyelesaikan teka-teki bagaimana sinar kosmik dihasilkan di sisa-sisa supernova. "
Pengarah Institut Kavli, Roger Blandford, yang turut serta dalam analisis Fermi, mengatakan, "Adalah wajar bahawa demonstrasi yang jelas yang menunjukkan sisa-sisa supernova mempercepat sinar kosmik datang ketika kita menyambut ulang tahun ke-100 penemuan mereka. Ini membawa betapa cepat kemampuan penemuan kita meningkat. "
Sumber Kisah Asal dan Bacaan Lanjut: Pendekatan novel dalam mencari pemecut zarah kosmik, Fermi NASA Membekalkan Sisa Supernova Menghasilkan Sinar Kosmik, dan Bukti: Sinar Kosmik Berasal dari Bintang yang Meletup.
