Cassiopeia A är en berömd supernovarest, produkten av en gigantisk explosion av en massiv stjärna för cirka 350 år sedan. Även om det upptäcktes i radioobservationer för 50 år sedan, vi vet nu att dess utsända strålning sträcker sig från radio genom högenergigammastrålar. Det är också en av få rester för vilka födelsedatum och typ av supernova är kända. Det var en typ IIb, resultatet av en kärnkollaps -supernovaexplosion. Den exakta kunskapen om dess natur gör Cassiopeia till ett av de mest intressanta och undersökta föremålen på himlen, och i synnerhet studiet av dess koppling till kosmiska strålar, subatomära partiklar som fyller galaxen med högre energier än någonting som kan uppnås i laboratorier på jorden.

Den mycket högenergiska delen av spektrumet av Cassiopeia A härrör från kosmiska strålar (antingen elektroner eller protoner) i resten. Tills nu, detta energiområde kunde inte mätas med tillräcklig precision för att identifiera dess ursprung. Känsliga observationer över 1 Tera-elektronvolt (TeV) krävdes, men att uppnå dem var skrämmande. Ett internationellt team som leds av forskare från Institute for Space Sciences och kollaboratörer har äntligen uppnått sådana observationer med teleskopet Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov (MAGIC). Forskarna registrerade mer än 160 timmars data mellan december 2014 och oktober 2016, avslöjar att Cassiopeia A är en accelerator för massiva partiklar, mestadels vätekärnor (protoner). Dock, även om dessa partiklar är 100 gånger mer energiska än de i artificiella acceleratorer, deras energi är inte tillräckligt hög för att förklara de kosmiska strålarna som fyller vår galax.

"Cassiopeia A är det perfekta föremålet att vara en PeVatron, det är, en accelerator av partiklar upp till PeV -energier (1 PeV =1.000 TeV). Den är ung, ljus, med en chockvåg som expanderar med stor hastighet och med mycket stora magnetfält som kan accelerera kosmiska strålar till minst 100 eller 200 teraelektronvolt, "säger Emma de Oña Wilhelmi, forskare i CSIC vid Institute for Space Sciences, "Men tvärtemot vad vi förväntade oss, i Cassiopeia A, partikelnergierna når inte mer än några tiotals tera-elektronvolt. Vid dessa energier, strålningen sjunker plötsligt och utsläppet stoppas plötsligt. Antingen kan resten inte påskynda partiklarna till högre energier, som utmanar vår kunskap om chockacceleration, eller kanske klarade de snabbaste snabbt chocken, lämnar bara de långsammaste för oss att observera, säger Daniel Guberman, vid Institut de Fisica d "Altes Energies.

"Dessa supernovor är naturliga partikelacceleratorer. Därför, de är det perfekta laboratoriet för att studera laddade partiklar och plasma under förhållanden som inte är möjliga i våra laboratorier på jorden, "säger Daniel Galindo vid universitetet i Barcelona." Att förstå de kosmiska strålarnas ursprung innebär att avslöja ursprunget för vår egen galax, "avslutar Razmik Mirzoyan, MAGIC -talesman från Max Planck Institute for Physics (MPP) i München (Tyskland).

MAGIC -teleskopen finns vid Roque de los Muchachos -observatoriet, i La Palma (Kanarieöarna). MAGI, ett system med två tjerenkovteleskop med en diameter på 17 meter, är för närvarande ett av de tre största avbildande atmosfäriska Cherenkov -instrumenten i världen. Den är utformad för att upptäcka fotoner tiotals miljarder till tiotals biljoner gånger mer energiska än synligt ljus. MAGIC använder också en ny teknik för att minska effekten av månskenet i kameran, möjliggör observationer under måttliga månsken nätter.