แทนที่จะลงทุนในเครื่องเร่งอนุภาคบนโลกนี้นักฟิสิกส์อาจพิจารณาที่จะระเบิดดาวฤกษ์เพียงไม่กี่ดวง เมื่ออนุภาคเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ ส่วนที่เหลือพวกมันจะถูกเร่งด้วยสนามแม่เหล็กอันยิ่งใหญ่ในที่สุดใกล้จะถึงความเร็วของแสง ภาพจากจันทราแสดงให้เห็นว่าอนุภาคกำลังถูกเร่งความเร็วจนถึงอัตราสูงสุดที่ทฤษฎีทำนายไว้
เบาะแสใหม่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของรังสีคอสมิกอนุภาคพลังงานสูงลึกลับที่ทิ้งระเบิดโลกถูกเปิดเผยโดยใช้หอสังเกตการณ์เอ็กซ์เรย์จันทราของนาซ่า ภาพที่มีรายละเอียดอย่างพิเศษของซากดาวฤกษ์ที่ถูกระเบิดจะให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญเกี่ยวกับการสร้างรังสีคอสมิค
เป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ทำการแมปอัตราการเร่งของอิเล็กตรอนคอสมิคคอสตาในซุปเปอร์โนวาที่เหลืออยู่ แผนที่ใหม่แสดงให้เห็นว่าอิเล็กตรอนกำลังถูกเร่งให้ใกล้เคียงกับอัตราสูงสุดตามหลักวิชา การค้นพบนี้ให้หลักฐานที่น่าสนใจว่าเศษซากซุปเปอร์โนวาเป็นสถานที่สำคัญในการกระตุ้นอนุภาคที่มีประจุ
แผนที่นี้สร้างขึ้นจากภาพของ Cassiopeia A ซึ่งเป็นเศษเล็กเศษน้อยอายุ 325 ปีที่เกิดจากการตายอย่างรุนแรงของดาวขนาดใหญ่ ส่วนโค้งสีน้ำเงินตัวเล็ก ๆ ในภาพติดตามคลื่นกระแทกภายนอกที่ขยายตัวซึ่งการเร่งความเร็วเกิดขึ้น สีอื่น ๆ ในภาพแสดงเศษซากจากการระเบิดที่ได้รับความร้อนถึงหลายล้านองศา
“ นักวิทยาศาสตร์ได้ตั้งทฤษฎีมาตั้งแต่ทศวรรษ 1960 ที่ต้องสร้างรังสีคอสมิกในสนามแม่เหล็กที่น่าตกใจ แต่ที่นี่เราสามารถเห็นสิ่งนี้เกิดขึ้นโดยตรง” Michael Stage ของมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์แอมเฮิร์สต์กล่าว “ การอธิบายว่ารังสีคอสมิกมาจากไหนช่วยให้เราเข้าใจปรากฏการณ์ลึกลับอื่น ๆ ในจักรวาลพลังงานสูง”
ตัวอย่างคือการเร่งความเร็วของอนุภาคที่มีประจุจนถึงพลังงานสูงในวัตถุหลากหลายตั้งแต่แรงกระแทกในสนามแม่เหล็กรอบโลกไปจนถึงเครื่องบินไอพ่นนอกระบบที่น่ากลัวซึ่งผลิตโดยหลุมดำมวลมหาศาลและมีความยาวหลายพันปีแสง
นักวิทยาศาสตร์ได้พัฒนาทฤษฎีก่อนหน้านี้เพื่ออธิบายว่าอนุภาคที่มีประจุสามารถเร่งให้เกิดพลังงานสูงมากได้อย่างไร - เดินทางด้วยความเร็วแสงเกือบเท่าตัวโดยการกระดอนไปมาในคลื่นกระแทกหลายครั้ง
“ อิเล็กตรอนมีความเร็วเพิ่มขึ้นทุกครั้งที่พวกเขากระโดดข้ามแนวช็อตเหมือนกับว่าพวกเขาอยู่ในเครื่องพินบอลความสัมพันธ์” เกล็นอัลเลนสมาชิกทีมของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ของเคมบริดจ์กล่าว “ สนามแม่เหล็กเปรียบเสมือนกันชนและช็อตก็เหมือนฟลิปเปอร์”
ในการวิเคราะห์ชุดข้อมูลขนาดใหญ่ทีมสามารถแยกรังสีเอกซ์ที่มาจากอิเล็กตรอนที่เร่งจากสิ่งที่มาจากซากดาวฤกษ์ร้อน ข้อมูลบ่งบอกว่าอิเล็กตรอนเหล่านี้บางตัวถูกเร่งความเร็วในอัตราใกล้เคียงกับค่าสูงสุดที่ทฤษฎีทำนายไว้ รังสีคอสมิกประกอบด้วยอิเลคตรอนโปรตอนและไอออนซึ่งมีเพียงแสงจากอิเล็กตรอนเท่านั้นที่ตรวจพบในรังสีเอกซ์ โปรตอนและไอออนซึ่งประกอบด้วยรังสีคอสมิกจำนวนมากคาดว่าจะมีพฤติกรรมคล้ายกับอิเล็กตรอน
“ มันน่าตื่นเต้นที่ได้เห็นภูมิภาคที่แสงจากรังสีคอสมิกเปล่งแสงออกมาเป็นก๊าซ 10 ล้านองศาที่เกิดจากคลื่นความสั่นสะเทือนของซุปเปอร์โนวา” จอห์นฮิวค์แห่งเอ็มไอทีกล่าว “ สิ่งนี้ช่วยให้เราเข้าใจไม่เพียง แต่การเร่งของรังสีคอสมิก แต่ยังรวมไปถึงวิธีการที่เศษซากซูเปอร์โนวาพัฒนาขึ้นด้วย”
เมื่อพลังงานทั้งหมดของรังสีคอสมิกที่อยู่ด้านหลังคลื่นกระแทกเพิ่มขึ้นสนามแม่เหล็กที่อยู่ด้านหลังการกระแทกก็ถูกปรับเปลี่ยนพร้อมกับลักษณะของคลื่นกระแทกนั้นเอง การวิจัยเงื่อนไขในการกระแทกช่วยให้นักดาราศาสตร์ติดตามการเปลี่ยนแปลงของซูเปอร์โนวาที่เหลืออยู่ตามเวลาและในที่สุดก็เข้าใจการระเบิดของซูเปอร์โนวาในที่สุด
ศูนย์การบินอวกาศมาร์แชลของนาซ่าฮันต์สวิลล์มลรัฐแอละแบมาจัดการโปรแกรมจันทราสำหรับผู้อำนวยการคณะเผยแผ่วิทยาศาสตร์ Astrophysical Astrophysical Observatory ควบคุมวิทยาศาสตร์และการบินจากศูนย์เอ็กซ์เรย์จันทราเคมบริดจ์
แหล่งต้นฉบับ: ข่าวจันทรา
