Invece di investire in acceleratori di particelle qui sulla Terra, i fisici potrebbero prendere in considerazione l'idea di far esplodere solo alcune stelle. Mentre le particelle si muovono attorno al residuo, vengono accelerate dagli enormi campi magnetici, avvicinandosi alla velocità della luce. Le immagini di Chandra mostrano che le particelle vengono accelerate alla velocità massima prevista dalle teorie.
Nuovi indizi sulle origini dei raggi cosmici, misteriose particelle ad alta energia che bombardano la Terra, sono stati rivelati usando l'osservatorio dei raggi X Chandra della NASA. Un'immagine straordinariamente dettagliata dei resti di una stella esplosa fornisce una visione cruciale della generazione di raggi cosmici.
Per la prima volta, gli astronomi hanno mappato il tasso di accelerazione degli elettroni dei raggi cosmici in un residuo di supernova. La nuova mappa mostra che gli elettroni vengono accelerati vicino alla velocità teoricamente massima. Questa scoperta fornisce prove convincenti che i resti di supernova sono siti chiave per energizzare particelle cariche.
La mappa è stata creata da un'immagine di Cassiopea A, un residuo di 325 anni prodotto dalla morte esplosiva di una stella massiccia. Gli archi blu e sottili nell'immagine tracciano l'onda d'urto esterna in espansione dove avviene l'accelerazione. Gli altri colori nell'immagine mostrano i detriti dell'esplosione che è stata riscaldata a milioni di gradi.
"Gli scienziati hanno teorizzato dagli anni '60 che i raggi cosmici devono essere creati nel groviglio di campi magnetici durante lo shock, ma qui possiamo vedere che ciò accade direttamente", ha affermato Michael Stage dell'Università del Massachusetts, Amherst. "Spiegare da dove provengono i raggi cosmici ci aiuta a comprendere altri misteriosi fenomeni nell'universo ad alta energia."
Esempi sono l'accelerazione di particelle cariche ad alte energie in un'ampia varietà di oggetti, che vanno dagli shock nella magnetosfera intorno alla Terra ai fantastici getti extragalattici prodotti da buchi neri supermassicci e lunghi migliaia di anni luce.
In precedenza gli scienziati avevano sviluppato una teoria per spiegare come le particelle cariche possono essere accelerate a energie estremamente elevate - viaggiando quasi alla velocità della luce - facendo rimbalzare avanti e indietro attraverso un'onda d'urto molte volte.
"Gli elettroni aumentano di velocità ogni volta che rimbalzano sul fronte d'urto, come se fossero in un flipper relativistico", ha detto il membro del team Glenn Allen del Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge. "I campi magnetici sono come i paraurti e lo shock è come una pinna."
Nella loro analisi dell'enorme set di dati, il team è stato in grado di separare i raggi X provenienti dagli elettroni in accelerazione da quelli provenienti dai detriti stellari riscaldati. I dati implicano che alcuni di questi elettroni sono accelerati a una velocità vicina al massimo previsto dalla teoria. I raggi cosmici sono composti da elettroni, protoni e ioni, i cui raggi X sono rilevabili solo dai bagliori elettronici. Protoni e ioni, che costituiscono la maggior parte dei raggi cosmici, dovrebbero comportarsi in modo simile agli elettroni.
"È eccitante vedere regioni in cui il bagliore prodotto dai raggi cosmici supera in realtà il gas di 10 milioni di gradi riscaldato dalle onde d'urto della supernova", ha affermato John Houck, anch'egli del MIT. "Questo ci aiuta a capire non solo come vengono accelerati i raggi cosmici, ma anche come si evolvono i resti di supernova."
All'aumentare dell'energia totale dei raggi cosmici dietro l'onda d'urto, il campo magnetico dietro l'urto viene modificato, insieme al carattere dell'onda d'urto stessa. La ricerca delle condizioni negli shock aiuta gli astronomi a tracciare i cambiamenti del residuo di supernova con il tempo e alla fine a comprendere meglio l'esplosione originale della supernova.
Il Marshall Space Flight Center della NASA, Huntsville, in Alabama, gestisce il programma Chandra per la direzione della missione scientifica dell'agenzia. L'Osservatorio Astrofisico Smithsonian controlla la scienza e le operazioni di volo dal Chandra X-ray Center, Cambridge, Massachussets.
Fonte originale: Chandra News Release
