Cercetătorii au putut observa accelerarea cosmică mai bine ca niciodată

Cu ajutorul unor telescoape speciale, cercetătorii au putut observa accelerarea cosmică a particulelor mai bine ca niciodată.

Observațiile efectuate cu observatorul de raze gamma H.E.S.S. în Namibia arată pentru prima dată cursul unui proces de accelerare într-un proces stelar numit novă, care cuprinde erupții puternice pe suprafața unei pitice albe.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

O novă creează o undă de șoc care rupe mediul înconjurător, trăgând particule cu ea și accelerându-le la energii extreme. În mod surprinzător, nova „RS Ophiuchi” pare să determine particulele să accelereze la viteze care ating limita teoretică, în condițiile ideale.

Cercetarea a fost publicată în revista Science.

Accelerarea cosmică ce confirmă teoria

Piticele albe sunt stele vechi arse care au colapsat și se dezvoltă în obiecte extrem de compacte. Evenimentele de novă apar, de exemplu, atunci când o pitică albă se află într-un sistem binar cu o stea mare, iar pitica albă adună material de la însoțitorul său mai masiv datorită gravitației sale.

Odată ce materialul adunat depășește un nivel critic, provoacă o explozie termonucleară pe suprafața piticei albe. Se știe că unele nove sunt repetitive.

RS Ophiuchi este una dintre aceste nova recurente; o nouă explozie se petrece la suprafața sa într-un interval de 15-20 de ani.

„Stelele care formează sistemul se află la aproximativ aceeași distanță una de cealaltă ca Pământul de Soare”, explică Alison Mitchell, cercetător principal al programului H.E.S.S Nova.

„Atunci când nova a explodat în august 2021, telescoapele H.E.S.S. ne-au permis să observăm pentru prima dată o explozie galactică în raze gamma de foarte mare energie”, continuă ea.

Grupul de cercetare a observat că accelerarea cosmică de particule se făcea la energii de câteva sute de ori mai mari decât cele observate anterior în nove. În plus, energia eliberată în urma exploziei a fost transformată extrem de eficient în protoni accelerați și nuclee grele, astfel încât accelerația particulelor a atins vitezele maxime calculate în modelele teoretice.

Accelerarea cosmică observată în timp real

Potrivit lui Ruslan Konno, unul dintre autorii principali ai studiului și doctorand la DESY din Zeuthen, „Observația că limita teoretică pentru accelerația particulelor poate fi de fapt atinsă în undele de șoc cosmic autentice are implicații enorme pentru astrofizică. Aceasta sugerează că procesul de accelerare ar putea fi la fel de eficient în rudele lor mult mai extreme, supernovele”.

În timpul erupției RS Ophiuchi, cercetătorii au reușit pentru prima dată să urmărească dezvoltarea novei în timp real, ceea ce le-a permis să observe și să studieze accelerația cosmică a particulelor ca și cum ar fi privit un film.

Cercetătorii au putut măsura razele gamma de înaltă energie până la o lună după explozie. „Este prima dată când am reușit să realizăm astfel de observații și asta ne va permite să obținem perspective și mai precise în viitor asupra modului în care funcționează exploziile cosmice”, explică astrofizicianul Dmitry Khangulyan, de la Universitatea Rikkyo din Tokyo, Japonia.

„Putem descoperi, de exemplu, că novele contribuie la marea mereu prezentă de raze cosmice și, prin urmare, au un efect considerabil asupra dinamicii împrejurimilor lor imediate”, a mai spus el. Razele cosmice sunt o ploaie imensă de particule subatomice energetice care vin din toate direcțiile spațiului în același timp și a căror origine exactă nu este cunoscută.

Tehnologie de ultimă oră

Pentru aceste măsurători au fost necesare telescoape specifice. H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) din Namibia constă din cinci telescoape Cherenkov care sunt folosite pentru a investiga razele gamma din spațiu.

O cameră nouă, foarte sensibilă, de ultimă generație, cunoscută sub numele de FlashCam, a fost instalată recent în cel mai mare telescop. Designul FlashCam este în prezent dezvoltat în continuare pentru observatorul de raze gamma de următoarea generație, Cherenkov Telescope Array (CTA).

„Noua cameră a fost folosită de la sfârșitul anului 2019, iar această măsurătoare arată cât de mult potențial are ultima generație de camere”, explică Simon Steinmaßl, doctorand la Institutul Max Planck pentru Fizică Nucleară din Heidelberg, care a fost implicat în analiza datelor camerei.

Viitorul cercetării novelor

Telescoapele au fost îndreptate către novă într-un timp foarte scurt, după ce astronomii amatori au raportat pentru prima dată nova comunității de astrofizică. Succesul observației s-a datorat în mare parte reacției rapide a cercetătorilor și a comunității astronomice mai largi, deschizând calea pentru observații ulterioare extinse.

Directorul H.E.S.S., Stefan Wagner, profesor la observatorul regional din Heidelberg, spun că „în următorii câțiva ani, cercetările folosind telescoapele CTA vor arăta dacă acest tip de novă este special”, scrie Science Daily.

În plus, cercetătorii știu acum mai bine ce să caute. Acest lucru dă naștere unui număr de noi posibilități pentru a obține mai multe informații și îi ajută pe oamenii de știință să explice mai bine evenimentele legate de nove.

„Această măsurătoare este un nou succes în astronomia cu raze gamma și un semn încurajator că vom putea studia mult mai multe explozii cosmice cu H.E.S.S. și telescoapele cu raze gamma ale viitorului”, a spus Wagner.

Vă recomandăm să citiți și:

Roverul Yutu-2 al Chinei a descoperit „mărgele de sticlă” pe partea îndepărtată a Lunii

Istoria chimică a Căii Lactee, dezvăluită de un catalog format din zeci de milioane de stele

Un profesor de la Harvard râde de Elon Musk pentru o greșeală banală cu privire la spațiul cosmic

„O colibă misterioasă”, descoperită de roverul Chinei pe fața nevăzută a Lunii