Pressmeddelande

Ledtrådar i jakten på de kosmiska partiklarnas ursprung

Rester efter medeltidssupernova undersöks av VLT

14 februari 2013

Noggranna observationer med ESO:s jätteteleskop VLT (Very Large Telescope) av resterna av en tusen år gammal supernova har avslöjat ledtrådar i jakten på de mystiska kosmiska partiklarna. För första gången pekar observationerna på materia i supernovaresten som rör sig fort - och som kan vara föregångare till partiklarna som utgör den kosmiska strålningen. Forskningsresultaten publiceras i tidskriften Science den 14 februari 2013.

År 1006 dök plötsligt en ny stjärna upp på den södra stjärnhimlen, något som nedtecknats på många ställen i världen. Den lyste flera gånger starkare än planeten Venus, kanske till och med lika starkt som månen. Stjärnans ljusstyrka gjorde att den gav upphov till skuggor under dagen. På senare år har astronomer identifierat positionen på himlen för denna supernova: den kallas SN 1006. Där i den södra stjärnbilden Vargen har de också hittat en lysande expanderande ring av material som utgör resterna av den stora explosionen.

Forskare har länge trott att sådana supernovarester kan vara en av platserna där en del av den så kallade kosmiska strålningen bildas. Den utgörs av kosmiska partiklar med mycket hög energi som har sitt ursprung utanför solsystemet och som färdas nära ljusets hastighet. Fram tills nu har detaljerna kring hur partiklarna kan uppstå varit ett mysterium.

Ett astronomteam lett av Sladjana Nikolić vid Max Planck-institutet för astronomi i Heidelberg, Tyskland [1], har använt imstrumentet VIMOS på VLT för att titta närmare på den tusen år gamla supernovaresten SN 1006 än vad som tidigare varit möjligt. De ville studera vad som händer när materialet som skickas ut med hög hastighet från supernovan möter den orörliga gasen mellan stjärnorna (det interstellära mediet). Där uppstår en så kallad chockfront. Den expanderande chockfronten liknar ljudbangen som bildas av ett överljudsflygplan och den är en naturlig kandidat för att platsen där kosmiska partiklar acceleras till höga hastigheter.

För första gången har man inte bara fått information om materialet i chockfronten vid en punkt, utan också kunnat bygga upp en karta över gasens egenskaper, och hur dessa ändras över chockfronten. Detta har gett viktiga ledtrådar till mysteriet.

Teamets mätningar gav överraskande resultat, som tyder på att det i gasen i chockfronten finns många protoner med höga hastigheter [2]. Nu är dessa partiklars energier inte tillräckligt höga för att vara just de partiklar som utgör den kosmiska strålningen. Men de skulle kunna vara “frön” som interagerar med materialet i chockfronten och som gör att de får de extremt höga energierna som behövs för att det ska kunna bli de kosmiska partiklarna som flyger iväg i rymden. 

Sladjana Nikolić förklarar:

- Det här är den första gången vi kan ta en närmare titt på vad som händer i och omkring chockvågen från en supernova. Vi fann bevis för att det finns ett område som värms upp precis på det sättet som man man förväntar sig om det är protoner som som tar med sig energi från området direkt bakom chockfronten.

Det här är den första studien där man använder en så kallad tredimensionell spektrograf [3] för att detaljstudera egenskaperna hos chockfronter i supernovarester. Teamet vill nu använda metoden för att studera fler supernovarester.

- Den här sortens nya observationer skulle mycket väl kunna vara nyckeln till att förstå hur kosmisk strålning alstras i supernovarester, säger Glenn van de Ven, medförfattare till studien och också vid Max Planck-institutet för astronomi. 

Noter

[1] De nya bevisen kom fram vid dataanalys av Sladjana Nikolić (Max Planck intstitutet för astronomi) som en del av arbetet i hennes doktorsarbete vid Heidelberguniversitetet.

[2] Man säger att dessa protoner är “supratermiska” eftersom de rör sig mycket snabbare än de skulle göra om man bara tog hänsyn till materialets temperatur.

[3] Instrumentet VIMOS används som en tredimensionell spektrograf. Ljuset som som mäts i varje pixel delas upp i sina olika färger. Många spektra registreras och sparas och kan analyseras var för sig. Det gör att forskare kan studera både hastigheterna och de kemiska egenskaperna hos olika delar av objektet som observeras.

Mer information

Resultaten presenteras i artikeln “An Integral View of Fast chocks around Supernova 1006” som publiceras i tidskriften Science den 14 februari 2013.

Teamet består av Sladjana Nikolić (Max Planck-institutet för astronomi [MPIA], Heidelberg, Tyskland), Glenn van de Ven (MPIA), Kevin Heng (Berns universitet, Schweiz), Daniel Kupko (Leibnizinstituet för astrofysik i Potsdam [AIP], Potsdam, Tyskland), Bernd Husemann (AIP), John C. Raymond (Harvard-Smithsonian centret för astrofysik, Cambridge, USA), John P. Hughes (Rutgers Universitet, Piscataway, USA), Jesús Falcon-Barroso (Institutet för astrofysik på kanarieöarna, La Laguna, Spanien).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 15 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop: VISTA, som observerar infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop, samt VST, det största teleskopet som konstruerats för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO bidrar dessutom till ALMA, ett revolutionerande astronomiskt teleskop och världens hittills största astronomiska projekt. ESO planerar för närvarande bygget av det europeiska extremt stora 39 metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Bilder på VLT

Kontakter

Sladjana Nikolić
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Tel: +49 6221 528 438
E-post: nikolic@mpia.de

Glenn van de Ven
Max Planck Institute for Astronomy
Heidelberg, Germany
Tel: +49 6221 528 275
E-post: glenn@mpia.de

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

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1308 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.