Revelan claves del origen de los rayos cósmicos

Claves sobre el misterioso origen de los rayos cósmicos

VLT estudia restos de una supernova medieval

Nuevas observaciones muy detalladas de los restos de una supernova de mil años, llevadas a cabo con el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, han revelado claves sobre el origen de los rayos cósmicos. Por primera vez, las observaciones sugieren la presencia de partículas de rápido movimiento en los remanentes de la supernova que podrían ser precursoras de estos rayos cósmicos. Los resultados aparecen en el número del 14 de febrero de 2013 de la revista Science.

En el año 1006, pudo verse una nueva estrella en los cielos australes, y su presencia fue ampliamente registrada por todo el mundo. Era muchas veces más brillante que el planeta Venus y podría haber rivalizado en brillo con la Luna. Era tan brillante en su máximo que arrojaba una sombra y era visible durante el día. Más recientemente los astrónomos han identificado la ubicación de la supernova y la han nombrado SN 1006. También han encontrado un refulgente anillo de material en expansión en la constelación austral de Lupus (El Lobo) que constituye los restos de la vasta explosión.
Durante mucho tiempo se creyó que este tipo de remanentes de supernova se encuentran donde se forman cierto tipo de rayos cósmicos — partículas de muy alta energía originadas fuera del Sistema Solar que viajan a una velocidad cercana a la de la luz —. Pero hasta ahora los detalles de cómo ocurre esto han sido un misterio.
Un equipo de astrónomos liderados por Sladjana Nikolić (Instituto Max Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania [1]) ha utilizado el instrumento VIMOS, instalado en el telescopio VLT, para observar, con más detalle que nunca, el remanente de SN 1006, de mil años de edad. Su intención era estudiar qué ocurría en el lugar en el que el material era eyectado de la supernova a gran velocidad, horadando la materia interestelar estacionaria — el frente de choque. Este frente de choque que se expande a gran velocidad es similar a la explosión sónica producida por un avión al superar la barrera del sonido y es un candidato natural a acelerador de partículas cósmico.
Por primera vez el equipo no solo ha obtenido información sobre el material del frente de choque en un punto, sino que también han dibujado un mapa de las propiedades del gas, y cómo esas propiedades cambian a lo largo del frente de choque. Esto ha proporcionado claves para resolver el misterio.
El resultado fue una sorpresa, ya que sugiere que en el gas de las regiones de choque había muchos protones moviéndose a altas velocidades [2]. Dado que no son los buscados rayos cósmicos de altas energías, podrían ser las “partículas-semilla” necesarias, que interactúan con el material del frente de choque para alcanzar las energías extremadamente altas requeridas y saltar al espacio en forma de rayos cósmicos.
Nikolić explica: “Es la primera vez que hemos sido capaces de obtener una imagen detallada de lo que está ocurriendo dentro y alrededor de un frente de choque de supernova. Encontramos evidencias de que hay una región que se está calentando de la forma en que lo haría si hubiera protones transportando la energía directamente desde detrás del frente de choque”.
El estudio fue el primero en usar un espectrógrafo de campo integral [3] para sondear las propiedades del frente de choque de los remanentes de supernova con tanto detalle. Ahora, el equipo está deseando aplicar este método a otros remanentes.
El coautor, Glenn van de Ven, del Instituto Max Planck de Astronomía, concluye: “Este innovador  tipo de acercamiento observacional podría ser la clave para resolver el puzle de cómo se producen los rayos cósmicos en los remanentes de supernova”.

Notas

[1] Esta nueva evidencia surgió durante el análisis de los datos por Sladjana Nikolić (Instituto Max Planck de Astronomía) como parte de un trabajo para su tesis doctoral en la Universidad de Heidelberg.
[2] Estos protones se denominan supratermales, ya que se mueven mucho más rápido de lo esperado dada la temperatura del material.
[3] Esto se logra utilizando una de las funciones del instrumento VIMOS llamada unidad de campo integral, en la que la luz registrada en cada píxel se separa individualmente en los colores que la componen y se registra cada uno de esos espectros. El espectro puede después analizarse individualmente y ofrece información sobre las velocidades y las propiedades químicas de cada parte del objeto creado.

Información adicional

Esta investigación fue presentada en el artículo “An Integral View of Fast Shocks around Supernova 1006” que aparece en la revista Science del 14 de febrero de 2013.
El equipo está compuesto por Sladjana Nikolić (Instituto Max Planck de Astronomía [MPIA], Heidelberg, Alemania), Glenn van de Ven (MPIA), Kevin Heng (Universidad de Bern, Suiza), Daniel Kupko (Instituto Leibniz de Astrofísica Potsdam [AIP], Potsdam, Alemania), Bernd Husemann (AIP), John C. Raymond (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, EE.UU.), John P. Hughes (Universidad Rutgers, Piscataway, EE.UU.), Jesús Falcon-Barroso (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, España).


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El remanente de la supernova SN 1006 visto en diferentes longitudes de onda

Esta sorprendente imagen fue creada a partir de fotografías obtenidas por diferentes telescopios en el espacio y en la tierra y muestra el remanente de la supernova SN 1006, vista en ondas de radio (rojo), rayos X (azul) y luz visible (amarillo).

Crédito:

Radio: NRAO/AUI/NSF/GBT/VLA/Dyer, Maddalena & Cornwell, X-ray: Chandra X-ray Observatory; NASA/CXC/Rutgers/G. Cassam-Chenaï, J. Hughes et al., Visible light: 0.9-metre Curtis Schmidt optical telescope; NOAO/AURA/NSF/CTIO/Middlebury College/F. Winkler and Digitized Sky Survey.

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Parte del remanente de la supernova SN 1006 visto por el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA

Esta imagen es una composición de las observaciones de emisión de hidrógeno obtenidas por la Cámara Avanzada para Sondeos del Hubble en febrero de 2006, y las observaciones en luz azul, amarillo-verdosa y luz del infrarrojo cercano obtenidas por la Cámara Wide Field Planetary 2 tomadas en abril de 2008. Al remanente de supernova, visible solo con el filtro de luz emitida por hidrógeno, le ha sido asignada una tonalidad roja en esta imagen en color.

Crédito:

NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA). Acknowledgment: W. Blair (Johns Hopkins University)


fuente: Departamento de Educación y Difusión de ESO