Europejscy astronomowie odkryli nowe źródło promieni kosmicznych emanujące z okolicy gromady Arches, w pobliżu środka Drogi Mlecznej. Zdaniem naukowców cząstki uzyskują przyspieszenie w fali uderzeniowej generowanej przez dziesiątki tysięcy młodych gwiazd, poruszających się z prędkością około 700.000 km/h. Odkrycie wyróżnia się tym, że pochodzenie promieni kosmicznych różni się od pochodzenia promieni odkrytych dokładnie 100 lat temu przez Victora Hessa, pochodzących z eksplozji supernowych. Odkrycia opisano w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Dokonane przez badaczy z Centre national de la recherche scientifique (CNRS) i Atomic Energy and Alternative Energies Commission (CEA) odkrycie stało się możliwe dzięki europejskiemu, rentgenowskiemu satelicie astronomicznemu XMM-Newton. Satelita jest unikatowy również ze względu na fakt, iż jest największym satelitą naukowym skonstruowanym jak dotąd w Europie. Jego lustra teleskopowe są jednymi z najsilniejszych na świecie, a dzięki czułym kamerom może zobaczyć znacznie więcej niż którykolwiek z wcześniejszych satelitów rentgenowskich.

Promienie kosmiczne odkrył 100 lat temu austriacki fizyk Victor Franz Hess, który zauważył istnienie promieniowania jonizującego, pozaziemskiego pochodzenia. Niektóre gwiazdy eksplodują pod koniec swojego życia i stają się supernowymi, a ich materia jest wyrzucana z prędkością naddźwiękową, co generuje fale uderzeniowe, które przyspieszają ruch cząstek. W konsekwencji niektóre jądra atomowe zyskują niezwykle wysoką energię kinetyczną i wchodzą w atmosferę Ziemi.

Niskoenergetyczne promienie kosmiczne - czyli takie, których energia wynosi mniej niż pół miliarda elektronowoltów - nie są łatwo wykrywalne w rejonie naszej planety, gdyż wiatr słoneczny uniemożliwia im wejście w naszą heliosferę. Z tego powodu niewiele wiadomo na temat ich składu chemicznego i strumienia poza Układem Słonecznym, chociaż wszystko wskazuje na to, że odgrywają ważną rolę w Galaktyce. Zasugerowano na przykład, iż poprzez jonizację i ogrzewanie najbardziej zwartych chmur międzygwiazdowych regulują powstawanie gwiazd.

Astronomowie rozpoczęli swoje badania od przestudiowania emisji rentgenowskich, które teoretycznie powinny być generowane przez niskoenergetyczne promienie kosmiczne w ośrodku międzygwiazdowym. Następnie przyjrzeli się oznakom emisji teoretycznej w danych rentgenowskich zebranych przez XMM-Newton od jego wystrzelenia w 1999 r. Na podstawie analizy właściwości emisji rentgenowskiej żelaza międzygwiazdowego zarejestrowanej przez satelitę, naukowcy odkryli sygnatury dużej, szybkiej populacji jonów w pobliżu gromady Arches, około sto lat świetlnych od środka Drogi Mlecznej. Astronomowie szacują, że gwiazdy z tej gromady przemieszczają się razem z prędkością około 700.000 km/h. Promienie kosmiczne są najprawdopodobniej generowane w czasie zderzeń poruszającej się z wysoką prędkością gromady gwiazd z chmurą gazową, znajdującą się na jej trajektorii. W tym właśnie regionie gęstość energii przyspieszonych jonów jest mniej więcej 1.000 razy wyższa od gęstości promieni kosmicznych w sąsiedztwie Układu Słonecznego.

O wyjątkowości tych badań przesądza odkrycie pierwszego źródła niskoenergetycznych promieni kosmicznych poza Układem Słonecznym. To pokazuje, że fale uderzeniowe supernowych nie są jedynymi obiektami, które mogą powodować przyspieszenie masy jąder atomowych w Galaktyce. Dzięki tym odkryciom powinna być teraz możliwa identyfikacja nowych źródeł jonów w ośrodku międzygwiazdowym, co może pomóc w lepszym poznaniu oddziaływania tych cząstek energetycznych na powstawanie gwiazd.

Źródło: CORDIS. © Unia Europejska.