Kozmikus részecskegyorsítókat figyelt meg a Fermi űrtávcső
Földünket folyamatosan éri a világűrből közel fénysebességgel érkező, nagyenergiájú kozmikus részecskék zápora, amit összefoglaló néven kozmikus sugárzásnak szokás nevezni. Szerencsére a kozmikus sugárzás részecskéi energiájuk nagy részét elvesztik bolygónk légkörébe lépve, éppen ezért földfelszíni detektálásuk csak közvetett módon, speciális detektorok segítségével valósítható meg. Különösen fontos kérdés, hogy honnan származnak a részecskék - mivel azonban űrbeli útjuk során a kozmikus mágneses terek többször is eltéríthetik ezeket, a közvetett megfigyelésekből nehéz messzemenő következtetéseket levonni.
Ígéretesebb lehetőségnek tűnik a források közvetlen megfigyelése: amikor a gyorsuló részecskék (főleg protonok) csillagközi gázfelhők atomjaival ütköznek, nagyenergiájú gammasugárzás keletkezik. A témával foglalkozó szakemberek már régóta úgy gondolják, hogy a szupernóva-robbanások táguló gázhéjai megfelelő helyszínnek számítanak az ilyen jelenségek lejátszódásához, de eddig csak kevés közvetlen megfigyeléssel sikerült alátámasztani ezt az elképzelést.
A 2008-ban felbocsátott, gammatartományban működő Fermi űrtávcsővel a közelmúltban négy szupernóva-maradványt - három közepesen idősnek számító, 4 ezer és 30 ezer év közötti gázbuborékot, valamint a fiatal, mindössze 330 éves, Cassiopeia A jelű maradványt - vizsgáltak meg. Amellett, hogy a négy objektumról az eddigi legrészletesebb felvételek készültek el az elektromágneses sugárzás legnagyobb energiájú részében, a megfigyelt sugárzás energiaeloszlása is érdekes információkhoz juttatta a kutatókat.
Az eredmények alapján úgy tűnik, az idősebb szupernóva-maradványok különösen fényesek a gigaelektronvoltos energiatartományban (ez a látható fotonok néhány elektronvoltos energiájának milliárdszorosa), de az ennél is nagyobb energiákon relatíve halványak. Ugyanakkor a fiatalabb, Cas A jelű maradvány nagyobb energiákon is fényesnek látszik.
A magyarázat az, hogy a fiatal gázbuborékoknál erősebb lehet a mágneses tér, így a legnagyobb energiájú részecskék is csapdába esnek, míg az idősebb maradványoknál a gyengébb mágneses tér csak a kevésbé gyors részecskék megtartását teszi lehetővé.
A vizsgálatok arra is rámutattak, hogy a nagyenergiájú kozmikus részecskék nyomait jelző gammasugárzás keletkezésére nem csak részecskeütközések, hanem a fékezési sugárzás (gyorsan mozgó elektronoknak az atommagok megközelítésekor fellépő energiavesztesége) is magyarázatul szolgálhat. A szakemberek további megfigyeléseket terveznek, hogy nagyobb mintán tesztelhessék a szupernóva-maradványok kozmikus részecskegyorsításban betöltött szerepét.
