Beweis dafür! Geheimnisvolle kosmische Strahlung in Sternexplosionen geboren

Nach einem Jahrhundert des Geheimnisses haben Wissenschaftler jetzt die erste schlüssige Beweise, dass kosmische Strahlung von der gewaltsamen Hinterlassenschaften von explodierenden Sternen, kommen Forscher sagen.

Kosmische Strahlung Streik Erde aus allen Richtungen im Raum mit gigantischen Mengen an Energie, übertrifft alles, was die mächtigsten Atom Smashers auf der Erde erzeugen kann. Eine Vielzahl von kosmischen Strahlen bestehen aus Elektronen, massive Atomkerne mit Antimaterie, aber etwa 90 Prozent sind Protonen.

Österreichische Wissenschaftler Victor Hess entdeckt diese elektrisch geladenen Teilchen aus dem Deep Space nach einem Höhen-Ballonflug im Jahr 1912. Trotz eines Jahrhunderts der Forschung hatte den Ursprung der kosmischen Strahlung jedoch ein Geheimnis geblieben.

"Kosmischen Strahlen sind ein wesentlicher Teil der Gesamtenergie Inhalte unserer Galaxie, aber bisher hatten wir keine unumstößliche Beweise [von] woher sie kommen", sagte Studienautor Stefan Funk, Astrophysiker am Kavli Institute for Teilchen-Astrophysik und Kosmologie an der Stanford University.

Geheimnis kosmischer Strahl

Wissenschaftler haben lange vermutet, dass die kosmische Strahlung, die Hinterlassenschaften von Supernovae, die mächtigsten explodierende Sterne im Universum, verbunden waren, die an den äußersten Rändern des Kosmos sichtbar sind. Forscher spekulierten, dass kosmische Strahlung langsam beschleunigt und über längere Zeit von den Schalen der Gas, die Supernovae zu vertreiben, als Supernova-Überreste bekannt.

Jedoch da der kosmischen Strahlung elektrische Ladungen haben, bekommen sie von jedem Magnetfeld stoßen sie abgelenkt. Da diese Strahlen wahrscheinlich um rasten, bevor Sie die Erde erreichen, ist es schwierig zu beweisen, wo sie geboren wurden. [8 verblüffende Geheimnisse der Astronomie]

Um das Geheimnis der kosmischen Strahlung Baumschulen zu lösen, wo Forscher vier Jahre analysieren Gamma-Strahlen mit der Large Area Telescope an Bord der NASAs Fermi Gamma-Ray Space Telescope. Die Wissenschaftler, konzentrierte sich auf zwei Supernova-Überreste, beide gelegen in der Milchstraße: IC 433, ist etwa 5.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Zwillinge und W44, die etwa 10.000 Lichtjahre entfernt im Sternbild Aquila ist.

"Wir zum ersten Mal Quellen im Universum, die Protonen, beschleunigen gefunden," sagte Funk SPACE.com.

Supernova-Hinweise

Die Schockwellen von Supernovae, im Prinzip Protonen zu kosmischen Energien durch einen Prozeß bekannt als Fermi Beschleunigung beschleunigen. In diesem Phänomen Protonen durch Magnetfelder in der schnelllebigen Stoßwellen gefangen und beschleunigt, um die Geschwindigkeit des Lichts in der Nähe von. Kollisionen zwischen schneller und langsamer Protonen erzeugen subatomaren Teilchen genannt neutralere Pionen, die wiederum schnell in Gamma-Ray Photonen, die energiereichste Form des Lichts zerfallen.

Im Gegensatz zu kosmische Strahlung sind Gamma-Strahlen nicht magnetische Felder, was bedeutet, dass betroffen, die Sie zip in geraden Linien und können auf ihre Quellen zurückführen. Als solche suchten die Forscher diese Gammastrahlen als direkte Nachweis der kosmischen Schöpfung.

Die Gammastrahlen von Fermi Beschleunigung kommen in eine charakteristische Reihe von Energien. Die Daten, die die Wissenschaftler aus der Supernova-Überreste gesammelt abgestimmt die charakteristischen Energiesignatur des neutralen Pion Verfalls, kosmische Strahlung deutlich Supernovae verlinken.

"Dies ist ein 100 - Jahre alte Geheimnis und in der Lage, direkte Hinweise auf die beschleunigte Protonen sehr zu spüren", sagte Funk.

"Bis jetzt hatten wir nur theoretische Berechnungen und gesundem Menschenverstand leiten uns in dem Glauben, dass die kosmische Strahlung in Supernova-Überreste, generiert wurden", sagte der Astrophysiker Jerry Ostriker an der Columbia University, die nicht an der Studie beteiligt war. "Die unmittelbare Erfassung der Pion-Zerfall Signaturen in Supernova-Überreste schließt den Kreis und bietet dramatische Beobachtungen Beweise für eine wichtige Komponente der kosmischen Strahlung."

Obwohl diese Forschung zeigt, dass Supernovae kosmische Strahlung erzeugen können, bleibt es ungewiss, ob die Sternen Explosionen verursachen die meisten kosmischen Strahlen, oder gibt es andere potentiell wichtigen Quellen für diese Teilchen, sagte Funk. Es ist auch unklar, wie genau Supernovaüberresten beschleunigt Protonen und bis welche Energien können sie die Partikel zu beschleunigen.

"Die Beschleunigung in der Stoßwelle ist ein sehr langsamer Prozess und geschieht über die gesamte Lebensdauer des Supernova-Überreste", sagte Funk. "Wir möchten die Effizienz der Beschleunigung in verschiedenen Entwicklungsstadien und andere Details des Prozesses zu verstehen."

In Zukunft könnten Forschung Wissenschaftler auch nach dem Ursprung der kosmischen Strahlung noch höhere Energie als diese Protonen jagen. "Um dies zu tun, muss man die bodengebundenen Teleskopen, Instrumente zu verwenden, die das Zusammenspiel von Gamma-Strahlung mit der Erdatmosphäre, wie HESS oder VERITAS oder die zukünftige Cherenkov Telescope Array verwenden", sagt Funk.

Ultra-High-Energy kosmische Strahlung, hohe Masse und Energie, "sind extrem selten und daher ein braucht riesige Erfassungsbereiche" Funk hinzugefügt. "Eine solche Installation ist das Pierre-Auger-Array in Argentinien und in Zukunft Leute sprechen über die Installation eines Instruments auf der internationalen Raumstation, die für Interaktionen in der Erdatmosphäre aussehen würde."

Die Wissenschaftler ihre Ergebnisse in der 15 Februar-Ausgabe der Zeitschrift Science, sowie an der Jahrestagung der American Association for Advancement of Science in Boston detaillierte heute (14. Februar).

Diese Geschichte wurde von zur Verfügung gestellt SPACE.com , eine Schwester-site zu LiveScience. SPACE.com auf Twitter folgen @Spacedotcom . Wir sind auch auf Facebook & Google +.