ここ地球上で粒子加速器に投資する代わりに、物理学者はいくつかの星を爆破することを検討するかもしれません。粒子が残骸の周りを移動するとき、それらは途方もない磁場によって加速され、最終的には光速に近づきます。チャンドラからの画像は、粒子が理論によって予測された最大速度まで加速されていることを示しています。
NASAのチャンドラX線天文台を使用して、宇宙線の起源、地球に衝突する神秘的な高エネルギー粒子についての新しい手がかりが明らかになりました。爆発した星の残骸の非常に詳細な画像は、宇宙線の生成に関する重要な洞察を提供します。
天文学者は初めて、超新星残骸の宇宙線電子の加速率をマッピングしました。新しいマップは、電子が理論的に最大の速度に近い速度で加速されていることを示しています。この発見は、超新星残骸が荷電粒子にエネルギーを与えるための重要な場所であるという説得力のある証拠を提供します。
この地図は、巨大な星の爆発的な死によって作られた325歳の残骸、カシオペアAの画像から作成されました。画像内の青色のかすかな円弧は、加速が行われる拡大する外側の衝撃波をトレースします。画像の他の色は、数百万度に加熱された爆発による破片を示しています。
「科学者たちは、1960年代以降、衝撃で磁場のもつれの中で宇宙線が生成されなければならないことを理論化しましたが、ここでこれが直接起こっているのを見ることができます」とアマストのマサチューセッツ大学のマイケルステージは述べました。 「宇宙線がどこから来るかを説明することは、高エネルギー宇宙における他の神秘的な現象を理解するのに役立ちます。」
例としては、地球の周りの磁気圏での衝撃から、超大質量ブラックホールによって生成され、長さが数千光年の驚くべき銀河外ジェットまで、さまざまな物体での荷電粒子の高エネルギーへの加速があります。
科学者達は以前に、衝撃波を何度も往復することにより、荷電粒子をどのようにして非常に高いエネルギーに加速することができるかを説明する理論を開発しました。
ケンブリッジのマサチューセッツ工科大学（MIT）のチームメンバー、グレンアレンは、次のように述べています。「電子は、相対論的なピンボールマシンのように、衝撃波面を跳ねるたびに速度を上げます。 「磁場はバンパーのようなものであり、衝撃はフリッパーのようなものです。」
膨大なデータセットの分析において、チームは加速された電子からのX線を加熱された星の破片からのX線から分離することができました。データは、これらの電子の一部が理論で予測された最大値に近い速度で加速されていることを示しています。宇宙線は、電子、陽子、およびイオンで構成されており、X線では電子からの輝きしか検出できません。宇宙線の大部分を構成する陽子とイオンは、電子と同様に振る舞うと予想されます。
「宇宙線によって生成されたグローが、超新星の衝撃波によって加熱された1000万度のガスを実際に放出する領域を見るのはエキサイティングです」とMITのJohn Houck氏は述べました。 「これは宇宙線が加速される方法だけでなく、超新星残骸がどのように進化するかも理解するのに役立ちます。」
衝撃波の背後にある宇宙線の総エネルギーが増加すると、衝撃波自体の特性とともに、衝撃の背後にある磁場が変更されます。衝撃の状態を研究することは、天文学者が超新星残骸の経時変化を追跡し、最終的に元の超新星爆発をよりよく理解するのに役立ちます。
NASAのマーシャル宇宙飛行センター（アラバマ州ハンツビル）は、エージェンシーの科学ミッション総局のチャンドラプログラムを管理しています。スミソニアン天体物理天文台は、マサチューセッツ州ケンブリッジのチャンドラX線センターからの科学および飛行操作を管理しています。
元のソース：Chandraニュースリリース
