Lehdistötiedote

Vihjeitä kosmisten säteiden mystisestä alkuperästä

VLT luotaa keskiaikaisen supernovan jäänteitä

14. helmikuuta 2013

ESO:n VLT-teleskoopin hyvin yksityiskohtaiset uudet havainnot tuhat vuotta vanhasta supernovasta paljastavat vihjeitä kosmisten säteiden alkuperästä. Ensimmäistä kertaa havainnot viittaavat supernovajäännöksessä oleviin, nopeasti liikkuviin hiukkasiin, jotka voisivat olla tällaisten kosmisten säteiden esiasteita. Tuloket julkaistaan tiedelehti Sciencen numerossa 14. helmikuuta 2013.

Vuonna 1006 uusi tähti nähtiin eteläisellä taivaalla ja kirjattiin ylös laajalti maailmalla. Se oli useita kertoja planeetta Venusta kirkkaampi ja saattoi jopa kilpailla kirkkaudessa Kuun kanssa. Sen maksimikirkkaus oli niin suuri, että se heitti varjoja ja näkyi päiväaikaankin. Hiljattain tähtitieteilijät ovat löytäneet tämän supernovan sijainnin ja sille on annettu nimi SN 1006. He löysivät myös hohtavan ja laajenevan materiarenkaan eteläisen taivaan Suden tähdistöstä (Lupus). Rengas on tämän valtaisan räjähdyksen jäänne.

On pitkään epäilty, että tällaiset supernovajäänteet olisivat joidenkin kosmisten säteiden, hyvin suurienergiaisten, Aurinkokunnan ulkopuolelta tulevien, lähes valon nopeudella kulkevien hiukkasten syntypaikkoja. Tähän mennessä on kuitenkin pitkään ollut mysteeri kuinka tämä saattaisi tapahtua.

Sladjana Nikolićin (Tähtitieteen Max Planck -instituutti, Heidelberg, Saksa [1]) johtama tähtitieteilijäryhmä on nyt käyttänyt VLT-teleskoopin VIMOS-havaintolaitetta katsoakseen tuhat vuotta vanhaa SN 1006:n jäännettä tarkemmin kuin koskaan aikaisemmin. He halusivat tutkia sitä, mitä tapahtuu supernovan sinkoaman suuren nopeuden materiaalin kyntäessä paikallaanpysyvään tähtienväliseen aineeseen — shokkirintamaa. Tämä laajeneva, suuren nopeuden shokkirintama on samankaltainen äänennopeuden ylittävän lentokoneen aikaansaamaan äänivallin rikkoutumisesta lähtevään ääneen ja luonnollinen ehdokas kosmiseksi hiukkaskiihdyttimeksi.

Ensimmäistä kertaa ryhmä ei ole vain saanut tietoa shokkimateriaalista yhdessä pisteessä vaan myös muodostanut kaasun ominaisuuksien kartan ja kuinka nämä ominaisuudet vaihtelevat kautta shokkirintaman. Tämä on tarjonnut tärkeitä vihjeitä mysteerin ratkaisemiseksi.

Tulokset olivat yllätys — ne viittaavat siihen, että shokin alueella kaasussa oli monia hyvin nopeasti liikkuvia protoneja [2]. Joskaan nämä eivät itsessään ole etsittyjä suurienergiaisia kosmisia säteitä, ne voisivat olla välttämättömiä "siemenhiukkasia", jotka sitten vuorovaikuttavat shokkirintaman materiaalin kanssa saavuttaakseen vaaditut äärimmäisen suuret energiat ja sinkoutuakseen avaruuteen kosmisina säteinä.

Nikolić selittää: "Tämä on ensimmäinen kerta, kun olemme kyenneet saamaan yksityiskohtaisen näkymän siitä, mitä tapahtuu supernovan shokkirintaman sisällä ja ympärillä. Löysimme todistusaineistoa siitä, että on olemassa alue, joka kuumenee juuri siten kuin olettaisi, jos protonit kuljettaisivat pois energiaa juuri shokkirintaman takaa."

Tutkimus oli ensimmäinen, jossa käytettiin yhtenäiskenttäspektrograafia [3] luotaamaan supernovajäänteiden shokkirintamia suurella tarkkuudella. Tutkimusryhmä on nyt innokas soveltamaan tätä menetelmää muihin jäänteisiin.

Kanssakirjoittaja Glenn van de Ven Tähtitieteen Max Planck -instituutista päättää: "Tämänkaltainen uusi lähestymistapa havaintoihin saattaisi hyvin olla avain supernovajäänteiden tuottamien kosmisten säteiden arvoituksen ratkaisemiseksi."

Lisähuomiot

[1] Uusi todistusaineisto ilmaantui Sladjana Nikolićin (Tähtitieteen Max Planck -instituutti) analysoidessa havaintoaineistoa osana tohtorintutkintonsa tutkimustyötä Heidelbergin yliopistossa.

[2] Näitä protoneita kutsutaan supratermisiksi koska ne liikkuvat paljon nopeammin kuin materiaalin lämpötilasta voisi päätellä.

[3] Tämä saavutetaan käyttämällä VIMOS:in ominaisuutta, jota kutsutaan yhtenäiskenttäyksiköksi, jossa jokaisessa pikselissä taltioitu valo jaetaan erikseen komponenttiväreihinsä ja jokainen näistä spektreistä tallennetaan. Spektrejä voi sitten edelleen analysoida itsenäisesti ja muodostaa kartta kohteen jokaisen osan nopeudesta ja kemiallisista ominaisuuksista.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitetään tutkimusjulkaisussa "An Integral View of Fast Shocks around Supernova 1006", joka ilmestyy julkaisusarjassa Science 14. helmikuuta 2013.

Tutkimusryhmään kuuluvat Sladjana Nikolić (Tähtitieteen Max Planck -instituutti [MPIA], Heidelberg, Saksa), Glenn van de Ven (MPIA), Kevin Heng (Bernin yliopisto, Sveitsi), Daniel Kupko (Astrofysiikan Leibniz -instituutti Potsdam [AIP], Potsdam, Saksa), Bernd Husemann (AIP), John C. Raymond (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), John P. Hughes (Rutgers University, Piscataway, USA), Jesús Falcon-Barroso (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Espanja).

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) viettää vuonna 2012 perustamisensa 50-vuotisjuhlaa. ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 39-metrin kokoista optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Valokuvia VLT-teleskoopista

Yhteystiedot

Sladjana Nikolić
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Puh.: +49 6221 528 438
Sähköposti: nikolic@mpia.de

Glenn van de Ven
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Puh.: +49 6221 528 275
Sähköposti: glenn@mpia.de

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT & Survey Telescopes Press Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media