p Os astrônomos conseguiram pela primeira vez quantificar os componentes de prótons e elétrons dos raios cósmicos em um remanescente de supernova. Pelo menos 70% dos raios gama de altíssima energia emitidos por raios cósmicos são devidos a prótons relativísticos, de acordo com a nova análise de imagem de rádio, Raio X, e radiação de raios gama. O local de aceleração dos prótons, os principais componentes dos raios cósmicos, tem sido um mistério de 100 anos na astrofísica moderna, esta é a primeira vez que a quantidade de raios cósmicos sendo produzidos em um remanescente de supernova foi quantitativamente mostrada e é uma etapa marcante na elucidação da origem dos raios cósmicos. p A origem dos raios cósmicos, as partículas com a maior energia do universo, tem sido um grande mistério desde sua descoberta em 1912. Como os raios cósmicos promovem a evolução química da matéria interestelar, entender sua origem é fundamental para entender a evolução de nossa galáxia. Acredita-se que os raios cósmicos sejam acelerados por remanescentes de supernovas (os efeitos colaterais das explosões de supernovas) em nossa galáxia e viajaram para a Terra quase à velocidade da luz. O progresso recente nas observações de raios gama revelou que muitos remanescentes de supernovas emitem raios gama em energias teraeletronvolts (TeV). Se os raios gama são produzidos por prótons, que são os principais componentes dos raios cósmicos, então, a origem remanescente da supernova dos raios cósmicos pode ser verificada. Contudo, raios gama também são produzidos por elétrons, é necessário determinar se a origem do próton ou elétron é dominante, e para medir a proporção das duas contribuições (veja também a Figura 1). Os resultados deste estudo fornecem evidências convincentes de raios gama originados do componente de prótons, que é o principal componente dos raios cósmicos, e esclarecer que os raios cósmicos galácticos são produzidos por remanescentes de supernovas.

p A originalidade desta pesquisa é que a radiação de raios gama é representada por uma combinação linear de componentes de prótons e elétrons. Os astrônomos conheciam a relação de que a intensidade dos raios gama dos prótons é proporcional à densidade do gás interestelar obtida por observações de imagens em linha de rádio. Por outro lado, os raios gama dos elétrons também devem ser proporcionais à intensidade dos raios X dos elétrons. Portanto, eles expressaram a intensidade total de raios gama como a soma de dois componentes de raios gama, um da origem do próton e o outro da origem do elétron. Isso levou a um entendimento unificado de três observáveis ​​independentes (Figura 2). Este método foi proposto pela primeira vez neste estudo. Como resultado, foi mostrado que os raios gama dos prótons e elétrons são responsáveis ​​por 70% e 30% dos raios gama totais, respectivamente. É a primeira vez que as duas origens são quantificadas. Os resultados também demonstram que os raios gama dos prótons são dominados em regiões ricas em gás interestelar, enquanto os raios gama dos elétrons são intensificados na região pobre em gás. Isso confirma que os dois mecanismos trabalham juntos e apoiam as previsões de estudos teóricos anteriores.

p "Este novo método não poderia ter sido realizado sem colaborações internacionais, "diz o professor emérito Yasuo Fukui da Universidade de Nagoya. Ele liderou este projeto e quantificou com precisão a distribuição da densidade do gás interestelar usando o radiotelescópio NANTEN e o Australia Telescope Compact Array desde 2003. Embora a resolução de raios gama fosse insuficiente para realizar uma análise completa naquele momento , Professor Gavin Rowell e Dra. Sabrina Einecke da Universidade de Adelaide e do H.E.S.S. equipe melhorou drasticamente a resolução espacial e a sensibilidade dos raios gama ao longo dos anos, tornando possível compará-los precisamente com o gás interestelar. O Dr. Hidetoshi Sano, do Observatório Astronômico Nacional do Japão, liderou a análise de imagens de raios-X de conjuntos de dados de arquivos do satélite europeu de raios-X XMM-Newton. O Dr. Einecke e o Prof. Rowell trabalharam em estreita colaboração com o Prof. Fukui e o Dr. Sano na realização de estudos detalhados que examinaram as correlações entre os raios gama, Raios-X e emissão de rádio. "Este novo método será aplicado a mais remanescentes de supernova usando o telescópio de raios gama CTA de próxima geração (Cherenkov Telescope Array), além dos observatórios existentes, que irá avançar muito no estudo da origem dos raios cósmicos. "