Ενώ μελετούσαν ένα κοντινό σουπερνόβα με το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi της NASA – μια προσπάθεια να καταλάβουν πώς αυτές οι αστρικές εκρήξεις αναφλέγουν φορτισμένα σωματίδια που ονομάζονται κοσμικές ακτίνες – οι επιστήμονες αποκάλυψαν ένα μεγαλύτερο μυστήριο.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι το σουπερνόβα, που ονομάζεται SN 2023ixf, δεν είχε εντελώς τις εκπομπές ακτίνων γάμμα που θα έπρεπε να υπάρχουν όταν τα σωματίδια των κοσμικών ακτίνων επιταχύνονται κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Αυτή είναι μια ανακάλυψη που θα μπορούσε να αμφισβητήσει την κατανόησή μας για τους σουπερνόβα. Οι επιστήμονες πίστευαν από καιρό ότι πρόκειται για εργοστάσια κοσμικών ακτίνων που εκπέμπουν ακτίνες γάμμα σε τεράστιες ποσότητες.
Το SN 2023ixf είναι ένα «νέο» σουπερνόβα (τουλάχιστον όπως το βλέπουμε εδώ στη Γη) που ανακαλύφθηκε στις 18 Μαΐου 2023. Βρίσκεται στον γαλαξία Messier 101 (M101), γνωστός και ως «Γαλαξίας Pinwheel», ο οποίος βρίσκεται 21 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Προκαλούμενος από το θάνατο και την κατάρρευση ενός υπεργίγαντα αστέρα που εκτιμάται ότι έχει μάζα 12 φορές τη μάζα του Ήλιου, το SN 2023ixf είναι το λαμπρότερο σουπερνόβα σχετικά κοντά στη Γη που ανακαλύφθηκε από τον Fermi από τότε που το τηλεσκόπιο άρχισε να αναζητά αυτά τα γεγονότα το 2008.
Αλλά από αυτό το ισχυρό γεγονός λείπει ένα κρίσιμο συστατικό. Αυτό είναι εξαιρετικά περίεργο.
Σχετίζεται με: Ρίξτε μια ματιά στα απομεινάρια ενός σουπερνόβα 800 ετών και δείτε ένα αστέρι “ζόμπι”
«Οι αστροφυσικοί έχουν υπολογίσει προηγουμένως ότι οι σουπερνόβα μετατρέπουν περίπου το 10% της συνολικής τους ενέργειας σε επιτάχυνση των κοσμικών ακτίνων», δήλωσε σε μια δήλωση μέλος της ομάδας και ερευνητής του Πανεπιστημίου της Τεργέστης, Γκιλέμ Μαρτί-Ντεβέσα. «Αλλά ποτέ δεν παρατηρήσαμε άμεσα αυτή τη διαδικασία. Με τις νέες παρατηρήσεις από το SN 2023ixf, οι υπολογισμοί μας δείχνουν μια μετατροπή ενέργειας μόνο 1% μέσα σε λίγες ημέρες μετά την έκρηξη.»
«Αυτό δεν αποκλείει τους σουπερνόβα ως εργοστάσια κοσμικών ακτίνων, αλλά σημαίνει ότι πρέπει ακόμα να μάθουμε περισσότερα για το πώς σχηματίζονται».
Μυστηριώδη εργοστάσια κοσμικών ακτίνων
Τρισεκατομμύρια κοσμικές ακτίνες χτυπούν την ατμόσφαιρα της Γης κάθε μέρα και περίπου το 90% αυτών των φορτισμένων σωματιδίων είναι ατομικοί πυρήνες υδρογόνου. τα υπόλοιπα είναι ελεύθερα ηλεκτρόνια ή πυρήνες βαρύτερων στοιχείων.
Ωστόσο, ήταν δύσκολο να διερευνηθεί η πηγή των κοσμικών ακτίνων. Επειδή καθώς αυτά τα φορτισμένα σωματίδια ταξιδεύουν εκατομμύρια έτη φωτός για να φτάσουν στη Γη, συναντούν μια ποικιλία μαγνητικών πεδίων που τα εκτρέπουν. Αυτή η ατελείωτη αναπήδηση εμπρός και πίσω σημαίνει ότι είναι σχεδόν αδύνατο να ανακατασκευαστεί η τροχιά των κοσμικών ακτίνων. Τα φωτόνια υψηλής ενέργειας ή οι ακτίνες γάμμα δεν παρουσιάζουν τέτοιες εκτροπές και ως εκ τούτου μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ιχνηθέτες παραγωγής κοσμικών ακτίνων.
«Ωστόσο, οι ακτίνες γάμμα έρχονται απευθείας σε εμάς», δήλωσε στη δήλωση η Elizabeth Hays, επιστήμονας του έργου Fermi στο Κέντρο Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA στο Greenbelt του Μέριλαντ. «Οι κοσμικές ακτίνες παράγουν ακτίνες γάμμα όταν αλληλεπιδρούν με την ύλη στο περιβάλλον τους. Το Fermi είναι το πιο ευαίσθητο τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα σε τροχιά. Έτσι, εάν δεν ανιχνεύσει ένα αναμενόμενο σήμα, οι επιστήμονες πρέπει να εξηγήσουν την απουσία».
«Η επίλυση αυτού του μυστηρίου θα δώσει μια πιο ακριβή εικόνα της προέλευσης των κοσμικών ακτίνων».
Οι σουπερνόβα εμφανίζονται όταν τα αστέρια που έχουν περίπου οκτώ φορές μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο ξεμείνουν από καύσιμα για πυρηνική σύντηξη στους πυρήνες τους. Αυτό τερματίζει επίσης την εκροή ενέργειας που δημιούργησε πίεση ακτινοβολίας για να υποστηρίξει ένα αστέρι ενάντια στη δική του βαρύτητα.
Καθώς αυτή η κοσμική διελκυστίνδα μαίνεται για εκατομμύρια χρόνια, με τη βαρύτητα να τελειώνει ως ο ξεκάθαρος νικητής, ο πυρήνας του αστεριού καταρρέει. Στη συνέχεια, τα εξωτερικά στρώματα εκτοξεύονται προς τα έξω σε μια έκρηξη σουπερνόβα.
Αυτό το διατρυπημένο υλικό προκαλεί ένα ωστικό κύμα που εκπέμπεται από το ετοιμοθάνατο αστέρι, χτυπώντας το περιβάλλον αέριο και τη σκόνη, επιταχύνοντας σωματίδια και παράγοντας κοσμικές ακτίνες. Αυτά τα κρουστικά κύματα μπορούν να διαρκέσουν έως και 50.000 χρόνια, κατά τη διάρκεια του οποίου μπορούν να επηρεάσουν τη διαστρική ύλη. Και όταν ειδικότερα οι κοσμικές ακτίνες αλληλεπιδρούν με το διαστρικό αέριο και τη σκόνη, δημιουργούνται φωτόνια ακτίνων γάμμα.
Το 2013, ο Fermi ανακάλυψε αυτό το φαινόμενο που περιβάλλει τα υπολείμματα σουπερνόβα στον δικό μας γαλαξία, τον Γαλαξία. Αυτή η ανακάλυψη αποκάλυψε ότι αυτά τα υπολείμματα σουπερνόβα δεν παράγουν αρκετά σωματίδια υψηλής ενέργειας για να ταιριάζουν με τις μετρήσεις των επιστημόνων στη Γη. Ένας λόγος για αυτό θα μπορούσε να είναι ότι οι σουπερνόβα επιταχύνουν τα σωματίδια μόνο τις πρώτες μέρες μετά την κατάρρευση του άστρου που τους προκαλεί να παράγουν τις πιο ενεργητικές κοσμικές ακτίνες.
Αυτή η εικόνα έγινε ακόμη πιο περίπλοκη καθώς ο Fermi παρατήρησε το SN 2023ixf για μήνες αφότου η σουπερνόβα εντοπίστηκε για πρώτη φορά στο ορατό φως από άλλα τηλεσκόπια. Παρά τις παρατηρήσεις Fermi αμέσως μετά την έκρηξη σουπερνόβα, το διαστημικό τηλεσκόπιο της NASA δεν κατάφερε να δει ακτίνες γάμμα από το SN 2023ixf.
Η ομάδα έχει μερικές πιθανές εξηγήσεις για το γιατί αυτός ο σουπερνόβα παράγει κοσμικές ακτίνες αλλά όχι ακτίνες γάμμα, τουλάχιστον καμία που μπορεί να ανιχνεύσει ο Fermi. Μια θεωρία είναι ότι τα συντρίμμια του σουπερνόβα είναι τόσο άνισα κατανεμημένα και ευθυγραμμισμένα που οι ακτίνες γάμμα δεν ρέουν στη Γη και επομένως ο Fermi δεν μπορεί να τις βρει. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι τα συντρίμμια που περιβάλλουν αυτό το σουπερνόβα θα μπορούσαν να απορροφήσουν την ακτινοβολία γάμμα που παράγεται.
Παρόμοιες αναρτήσεις:
– Μετά από δύο αστρικές εκρήξεις που καταγράφηκαν σε εκπληκτική νέα εικόνα της NASA
— Οι αστρονόμοι βλέπουν μια σπάνια γεύση από το παλαιότερο γνωστό σουπερνόβα, που χρονολογείται από το 1855
— Αυτές οι σουπερνόβα δημιουργούν μια καταιγίδα και συμβάλλουν στην κοσμική ζωή και θάνατο
Οι αστρονόμοι θα μελετήσουν τώρα περαιτέρω το SN 2023ixf σε άλλα μήκη κύματος φωτός και θα δημιουργήσουν μοντέλα υπολογιστών για να ανακαλύψουν τι μπορεί να προκαλεί την παράξενη εμφάνισή του.
«Δυστυχώς, η απουσία ακτίνων γάμμα δεν σημαίνει ότι δεν υπάρχουν κοσμικές ακτίνες», δήλωσε στη δήλωση ο Matthieu Renaud, μέλος της ομάδας και αστροφυσικός στο Εργαστήριο Σύμπαντος και Σωματιδίων του Μονπελιέ. «Πρέπει να εξετάσουμε όλες τις υποκείμενες υποθέσεις σχετικά με τους μηχανισμούς επιτάχυνσης και τις περιβαλλοντικές συνθήκες για να μετατρέψουμε την απουσία ακτίνων γάμμα σε ανώτατο όριο παραγωγής κοσμικών ακτίνων».
Η έρευνα της ομάδας έγινε δεκτή για δημοσίευση στο περιοδικό Astronomy and Astrophysics.