Dalam gelombang rilis media, studi terbaru yang dilakukan oleh Fermi Gamma-ray Space Telescope NASA menerangi dunia astrofisika partikel dengan berita tentang bagaimana supernova dapat menjadi nenek moyang dari sinar kosmik. Sisanya adalah elektron dan inti atom. Ketika mereka bertemu dengan medan magnet, jalur mereka berubah seperti mobil bemper di taman hiburan - tetapi tidak ada yang lucu tentang tidak mengetahui asal usul mereka. Sekarang, empat tahun kerja keras yang dilakukan oleh para ilmuwan di Institut Kavli untuk Partikel Astrofisika dan Kosmologi di Departemen Akselerator Nasional SLAC dari Laboratorium Energi telah terbayar. Ada bukti bagaimana sinar kosmik dilahirkan.
"Energi proton-proton ini jauh melampaui apa yang dapat dihasilkan oleh penumbuk partikel paling kuat di Bumi," kata Stefan Funk, ahli astrofisika dari Kavli Institute dan Stanford University, yang memimpin analisis. “Pada abad terakhir kita telah belajar banyak tentang sinar kosmik ketika mereka tiba di sini. Kami bahkan memiliki kecurigaan yang kuat tentang sumber akselerasi mereka, tetapi kami belum memiliki bukti yang jelas untuk mendukung mereka hingga saat ini. "
Sampai sekarang, para ilmuwan belum jelas tentang beberapa rincian - seperti apa partikel atom yang bertanggung jawab atas emisi dari gas antarbintang. Untuk membantu penelitian mereka, mereka mengamati sepasang gamma ray yang memancarkan sisa-sisa supernova - yang dikenal sebagai IC 443 dan W44. Mengapa ada perbedaan? Dalam hal ini sinar gamma berbagi energi yang sama dengan proton dan elektron sinar kosmik. Untuk membedakannya, para peneliti telah menemukan pion netral, produk proton sinar kosmik yang berdampak pada proton normal. Ketika ini terjadi, pion cepat meluruh menjadi seperangkat sinar gamma, meninggalkan penurunan tanda tangan - yang memberikan bukti dalam bentuk proton. Dibuat dalam proses yang dikenal sebagai Percepatan Fermi, proton tetap tertahan di bagian depan guncangan supernova yang bergerak cepat dan tidak terpengaruh oleh medan magnet. Berkat properti ini, para astronom dapat melacaknya kembali langsung ke sumbernya.
"Penemuan ini adalah senjata merokok yang dihasilkan oleh sisa dua supernova ini," kata ketua peneliti Stefan Funk, astrofisikawan dari Institut Kavli untuk Partikel Astrofisika dan Kosmologi di Universitas Stanford di California. "Sekarang kita dapat bekerja untuk lebih memahami bagaimana mereka mengelola fitur ini dan menentukan apakah prosesnya sama untuk semua sisa di mana kita melihat emisi sinar gamma."
Apakah mereka speedsters kecil? Anda betcha. Setiap kali partikel melewati bagian depan kejut, ia memperoleh kecepatan sekitar 1% lebih - akhirnya cukup untuk membebaskan diri sebagai sinar kosmik. "Astronot telah mendokumentasikan bahwa mereka benar-benar melihat kilatan cahaya yang terkait dengan sinar kosmik," kata Funk. "Itu salah satu alasan saya mengagumi keberanian mereka - lingkungan di sana benar-benar sangat sulit." Langkah selanjutnya dalam penelitian ini, Funk menambahkan, adalah untuk memahami rincian yang tepat dari mekanisme akselerasi dan juga energi maksimum yang dapat digunakan oleh sisa supernova untuk mempercepat proton.
Namun, studi tidak berakhir di sana. Semakin banyak bukti baru sisa-sisa supernova yang bertindak seperti akselerator partikel muncul selama analisis pengamatan yang cermat oleh astronom Serbia Sladjana Nikolic (Institut Max Planck untuk Astronomi). Mereka melihat komposisi cahaya. Nikolic menjelaskan: “Ini adalah pertama kalinya kami dapat melihat secara rinci mikrofisika di dalam dan sekitar wilayah goncangan. Kami menemukan bukti untuk daerah prekursor langsung di depan guncangan, yang dianggap sebagai prasyarat produksi sinar kosmik. Juga, daerah prekursor sedang dipanaskan dengan cara yang orang harapkan jika ada proton yang membawa energi dari wilayah tersebut tepat di belakang kejutan itu. "
Nikolic dan rekan-rekannya menggunakan spektograf VIMOS di Teleskop Sangat Besar Eropa Southern Observatory di Chili untuk mengamati dan mendokumentasikan bagian pendek dari guncangan depan supernova SN 1006. Teknik baru ini dikenal sebagai spektroskopi medan integral - proses pertama kali yang memungkinkan para astronom untuk memeriksa komposisi cahaya dari sisa supernova. Kevin Heng dari University of Bern, salah satu pengawas pekerjaan doktoral Nikolic, mengatakan: "Kami sangat bangga dengan fakta bahwa kami berhasil menggunakan spektroskopi lapangan integral dengan cara yang agak tidak lazim, karena biasanya digunakan untuk studi tentang galaksi redshift tinggi. Dengan melakukan itu, kami mencapai tingkat presisi yang jauh melebihi semua studi sebelumnya. ”
Ini benar-benar adalah waktu yang menarik untuk melihat lebih dekat sisa-sisa supernova - terutama sehubungan dengan sinar kosmik. Sebagaimana Nikolic menjelaskan: “Ini adalah proyek percontohan. Emisi yang kami amati dari sisa supernova sangat, sangat redup dibandingkan dengan objek sasaran biasa untuk jenis instrumen ini. Sekarang kami tahu apa yang mungkin, sangat menarik untuk memikirkan proyek tindak lanjut. " Glenn van de Ven dari Institut Max Planck untuk Astronomi, co-supervisor Nikolic lainnya dan seorang ahli dalam bidang spektroskopi integral, menambahkan: "Jenis pendekatan pengamatan baru ini bisa menjadi kunci untuk memecahkan teka-teki bagaimana sinar kosmik diproduksi di sisa-sisa supernova. "
Direktur Institut Kavli Roger Blandford, yang berpartisipasi dalam analisis Fermi, mengatakan, "Sangat tepat bahwa demonstrasi yang begitu jelas menunjukkan sisa-sisa supernova mempercepat sinar kosmik datang ketika kami merayakan peringatan 100 tahun penemuan mereka. Ini membawa pulang seberapa cepat kemampuan kami untuk penemuan semakin maju. "
Sumber Cerita Asli dan Bacaan Lebih Lanjut: Pendekatan baru dalam perburuan akselerator partikel kosmik, NASA Fermi Membuktikan Supernova Sisa-sisa Menghasilkan Sinar Kosmik, dan Bukti: Sinar Kosmik Berasal dari Meledak Bintang.
