Em vez de investir em aceleradores de partículas aqui na Terra, os físicos podem considerar apenas explodir algumas estrelas. À medida que as partículas se movem pelo restante, elas são aceleradas pelos tremendos campos magnéticos, chegando perto da velocidade da luz. As imagens de Chandra mostram que as partículas estão sendo aceleradas até a taxa máxima prevista pelas teorias.
Novas pistas sobre as origens dos raios cósmicos, partículas misteriosas de alta energia que bombardeiam a Terra, foram reveladas usando o Observatório de Raios-X Chandra da NASA. Uma imagem extraordinariamente detalhada dos restos de uma estrela explodida fornece uma visão crucial da geração de raios cósmicos.
Pela primeira vez, os astrônomos mapearam a taxa de aceleração dos elétrons dos raios cósmicos em um remanescente de supernova. O novo mapa mostra que os elétrons estão sendo acelerados perto da taxa máxima teoricamente. Essa descoberta fornece evidências convincentes de que os remanescentes de supernova são locais-chave para energizar partículas carregadas.
O mapa foi criado a partir de uma imagem de Cassiopeia A, um remanescente de 325 anos produzido pela morte explosiva de uma estrela massiva. Os arcos azuis e finos da imagem traçam a onda de choque externo em expansão onde a aceleração ocorre. As outras cores na imagem mostram detritos da explosão que foi aquecida a milhões de graus.
"Os cientistas teorizam desde os anos 1960 que os raios cósmicos devem ser criados no emaranhado de campos magnéticos no choque, mas aqui podemos ver isso acontecendo diretamente", disse Michael Stage, da Universidade de Massachusetts, em Amherst. "Explicar de onde vêm os raios cósmicos nos ajuda a entender outros fenômenos misteriosos no universo de alta energia."
Exemplos são a aceleração de partículas carregadas a altas energias em uma ampla variedade de objetos, variando de choques na magnetosfera ao redor da Terra a impressionantes jatos extragaláticos produzidos por buracos negros supermassivos e com milhares de anos-luz de comprimento.
Os cientistas já haviam desenvolvido uma teoria para explicar como as partículas carregadas podem ser aceleradas para energias extremamente altas - viajando quase à velocidade da luz - saltando para frente e para trás através de uma onda de choque muitas vezes.
"Os elétrons ganham velocidade cada vez que pulam na frente de choque, como se estivessem em uma máquina de pinball relativista", disse Glenn Allen, membro da equipe do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), Cambridge. "Os campos magnéticos são como os pára-choques e o choque é como uma nadadeira."
Em sua análise do enorme conjunto de dados, a equipe conseguiu separar os raios-X provenientes dos elétrons em aceleração daqueles provenientes dos detritos estelares aquecidos. Os dados sugerem que alguns desses elétrons são acelerados a uma taxa próxima do máximo previsto pela teoria. Os raios cósmicos são compostos de elétrons, prótons e íons, dos quais apenas o brilho dos elétrons é detectável nos raios-X. É esperado que prótons e íons, que constituem a maior parte dos raios cósmicos, se comportem de maneira semelhante aos elétrons.
"É emocionante ver regiões onde o brilho produzido pelos raios cósmicos supera o gás de 10 milhões de graus aquecido pelas ondas de choque da supernova", disse John Houck, também do MIT. "Isso nos ajuda a entender não apenas como os raios cósmicos são acelerados, mas também como os remanescentes de supernovas evoluem."
À medida que a energia total dos raios cósmicos por trás da onda de choque aumenta, o campo magnético por trás do choque é modificado, juntamente com o caráter da própria onda de choque. Pesquisando as condições dos choques ajuda os astrônomos a rastrear as mudanças do remanescente da supernova com o tempo e, finalmente, entender melhor a explosão original da supernova.
O Marshall Space Flight Center da NASA, Huntsville, Alabama, gerencia o programa Chandra da Diretoria de Missões Científicas da agência. O Observatório Astrofísico Smithsonian controla as operações científicas e de vôo do Chandra X-ray Center, Cambridge, Massachusetts.
Fonte original: Chandra News Release
