Folosind satelitul european cu raze-x XMM-Newton, cercetătorii de la CNRS şi CEA au descoperit o nouă sursă de raze cosmice. Aceste raze cosmice produc o emisie caracteristică de raze-x prin interacţiunea cu atomii din gazul înconjurător.
În vecinătatea clusterului Arches, lângă centrul Căii Lactee, aceste particule sunt accelerate în unda de şoc generată de zeci de mii de stele tinere care se mişcă cu viteze de aproximativ 700.000 km/h. Aceste raze cosmice produc o emisie caracteristică de raze X prin interacţiunea cu atomii din gazul înconjurător. Originea lor diferă de cea a razelor cosmice descoperite cu exact o sută de ani în urmă de Victor Hess, origine ce provine din explozia supernovelor. Aceste descoperiri sunt publicate în revista Astronomy & Astrophysics.
Regiunea clusterului Arches văzută în raze-x (contur) şi în apropierea domeniului infraroşu (imaginea de fundal). Harta în infraroşu este obţinută prin observaţiile făcute de telescopul spaţial Hubble la lungime de undă de 1.975 micrometri (date obţinute de la Dong Dong et al. 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 417, 114). Liniile de contur arată intensitatea liniei de fier neutru observată de XMM-Newton în jurul clusterului stelar (localizat în centrul imaginii). Emisiile de raze-X sunt produse de raze cosmice accelerate în unda de şoc formată în mediul interstelar de mişcarea supersonică a clusterului. În imagine, clusterul se mişcă de la dreapta la stânga cu aproximativ 700.000 km/h.
Credit: V. Tatischeff.
Cu o sută de ani în urmă fizicianul austriac Victor Franz Hess a descoperit existenţa radiaţiei ionizante de origine extraterestră. Această radiaţie este cunoscută, după cum a fost denumită de Hess, sub numele de raze cosmice. Astăzi, natura lor este bine înţeleasă. Când anumite stele explodează la finalul vieţii lor şi devin supernove, materia acestora este expulzată la viteze supersonice, generând unde de şoc ce accelerează particulele. Ca rezultat, anumite nuclee atomice capătă energie cinetică foarte mare şi pătrund în atmosfera Pământului.
Totuşi, razele cosmice de joasă energie nu sunt detectate în regiunea planetei noastre, deoarece vântul solar le împiedică să intre în heliosferă. Prin urmare, sunt cunoscute puţine despre compoziţia chimică şi fluxul din exteriorul sistemului solar, deşi totul sugerează că ele joacă un rol semnificativ în galaxie. De exemplu, prin ionizarea şi încălzirea celor mai denşi nori interstelari, ele probabil reglează formarea stelelor.
Autorii articolului au început prin studierea emisiilor de raze-X care ar trebui teoretic să fie generate de razele cosmice de joasă energie în mediul interstelar. Apoi ei au căutat semne pentru această emisie teoretică în informaţiile de raze-x colectate de XMM-Newton de la lansarea sa în 1999. Prin analizarea proprietăţilor emisiilor de fier interstelar în raze-x înregistrate de către satelit, ei au descoperit semnele unei aglomerări rapide de ioni în vecinătatea clusterului Arches, la aproximativ 100 de ani-lumină de centru Căii Lactee. Stelele din acest cluster călătoresc împreună cu o viteză de aproximativ 700.000 km/h. Razele cosmice sunt cel mai probabil produse în urma coliziunilor la viteze mari a clusterului cu un nor de gaz din calea sa. În această regiune aparte, densitatea de energie a ionilor acceleraţi este de aproximativ o mie de ori mai mare decât a cea a razelor cosmice din vecinătatea Sistemului Solar.
Aceasta este prima dată când o sursă importantă de raze cosmice de joasă energie a fost descoperită în exteriorul sistemului solar. Ea arată că undele de şoc ale supernovelor nu sunt singurele obiecte care pot cauza accelerarea în masă a nucleelor atomice în galaxie. Aceste descoperiri ar trebui să facă posibilă identificarea noilor surse de ioni din mediul interstelar şi ar putea conduce la o mai bună înţelegere a efectelor pe care aceste particule energetice le produc asupra formării stelelor.
Traducere după cosmic-ray-years de către Răzvan Gavrilă, cu acordul editorului
