I november 1572 observerades en supernovaexplosion i riktning mot konstellationen Cassiopeia, och dess mest kända observatör var Tycho Brahe, en av grundarna av modern observationsastronomi. Explosionen producerade ett expanderande moln av superhet gas, en supernovarest som återupptäcktes 1952 av brittiska radioastronomer, bekräftat av synliga fotografier från Mount Palomar-observatoriet, Kalifornien, på 1960-talet, och en spektakulär bild togs med röntgenstrålar av Chandra-satellitobservatoriet 2002. Astronomer använder supernovarester för att utforska högenergifysik i det interstellära rymden.

I en artikel som ska publiceras i Astrofysisk tidskrift ett team från 7 länder, inklusive forskare vid Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), har observerat Tycho-supernovaresten med GHaFaS, ett sofistikerat instrument från IAC, monterad på 4,2 m William Herschel -teleskopet (WHT) vid Roque de los Muchachos -observatoriet (Garafía, La Palma, Kanarieöarna). Deras mål var att utforska hypotesen att de kosmiska strålarna, subatomära partiklar med hög energi som kontinuerligt bombarderar jordens yttre atmosfär, har sitt ursprung i dessa mycket energiska gasmoln. GHaFaS tillåter astronomer att observera utsläppen från joniserat väte över vida fält, ger en karta över hastighetsstrukturen inom ett objekt i fin detalj.

De kartlade en ansenlig del av Tycho-restmolnet, inklusive en framträdande ljus glödtråd, och visade att vätgasledningen som avges från glödtråden visar en mycket större spridning av hastigheter än vad som kan förklaras av gasens temperatur. Faktum är att de mätte två komponenter av utsläpp, en med stor hastighetsspridning, och en annan med en ännu större spridning. De visade att det enda sättet för utsläppet att visa dessa egenskaper är om det finns en mekanisk mekanism i molnet som producerar högenergipartiklar. Supernovarester har länge ansetts vara en trolig källa till de kosmiska strålarna som strömmar ut på jordens yttre atmosfär, men detta är första gången som tydliga bevis för en accelerationsmekanism har tagits fram. Kosmiska strålar har energier som är mycket högre än de som produceras i till och med de största partikelacceleratorerna på jorden (som CERN), och deras studie är viktig inte bara för astrofysik utan för partikelfysik.

"Dessa resultat kunde inte ha producerats av någon av de andra spektrograferna på stora teleskop i världen", säger Joan Font, en av författarna till artikeln, och den person som är ansvarig för driften av GHaFaS. "Vårt instrument har en unik kombination av höghastighetsupplösning, brett fält, och bra vinkelupplösning, och denna kombination krävdes för Tycho-projektet." Dessa observationer är ett första steg mot en bättre förståelse av den kosmiska strålens accelerationsmekanism i supernovarester. "Vi borde kunna kombinera dessa resultat med observationer som redan har gjorts med OSIRIS smalbandskamera. på 10,4 m Gran Telescopio CANARIAS (GTC) för att bestämma effektiviteten av accelerationen av de kosmiska strålarna", säger John Beckman, en annan IAC-forskare och en medförfattare på tidningen.