(Originalarbeit unter https://chandra.harvard.edu)
Ein Überrest entwickelt sich
Ein neuer Film aus Röntgendaten von Chandra des Supernova-Überrests Cassiopeia A (Cas A) entstand durch Verbindung von Beobachtungen, die im Januar 2000, Februar 2002, Februar 2004 und Dezember 2007 durchgeführt wurden. In diesen Aufnahmen sind die von Chandra gemessenen niedrigsten Energien in rot, mittlere Energien in grün und die höchsten Energien in blau gezeigt. Wissenschaftler haben den Film dazu verwendet, um die Expansionsgeschwindig-keit der Vorderkante der äußeren Druckwelle (in blau gezeigt) der Explosion zu messen. Die Forscher stellen fest, daß die Geschwindigkeit 17,7 Millionen Kilometer pro Stunde beträgt, was erheblich langsamer als erwartet für eine Explosion mit der Energie ist, die man erwartete, daß sie in Cas A freigesetzt worden ist.
Die niedrigere Geschwindigkeit wird durch eine spezielle Form des Energieverlusts durch die Druckwelle erklärt. Elektro-nen werden auf hohe Energien beschleunigt, während sie durch die von der Druckwelle erzeugten Schockfront vor und zurück wandern. Da die Elektronen entlang von Magnetfeldern in der Schockfront wandern, verlieren sie durch Abgabe von Synchrotronstrahlung Energie und leuchten im Röntgenlicht. Wissenschaftler vermuten, daß schwerere Teilchen wie Protonen und Ionen auf gleiche Weise beschleunigt werden. Der Energieverlust durch diese schwereren Teilchen kann auf einen großen Teil der Energie aus der Supernova-Explosion hinauslaufen, woraus sich eine niedrigere Geschwindigkeit der Schockwelle ergibt. Die beschleunigten Protonen und Ionen, die dem Überrest entkommen, kennt man als „kosmische Strahlung“ und beschießen ständig die Atmosphäre der Erde. Man vermutet, daß Supernova-Überreste einer der Haupt-quellen für die kosmische Strahlung sind.
Die Forscher haben ein Modell erstellt, daß die gemessene Ausbreitungsgeschwindigkeit, wie auch die beobachtete Größe, mit Abschätzungen der Explosionsenergie, der Masse des ausgestoßenen Materials in Cas A und effizienter Teil-chenbeschleunigung verbindet. Damit alles übereinstimmt, gingen ungefähr 35% der Energie von Cas A in die Beschleuni-gung der kosmischen Strahlung.
Eine weitere neue Besonderheit ist das „Flackern“ der blauen Synchrotronstrahlung auf Zeitskalen von ungefähr einem Jahr. Man vermutet, daß dieses Flackern eine direkte Folge der Beschleunigung von Teilchen auf hohe Energien ist, welche die Strahlung heller werden läßt, gefolgt von einer raschen Abkühlung, was ein Abschwächen der Strahlung verursacht. Die Änderungen liefern wichtige Hinweise auf den Ort der Beschleunigung, Thema mancher Diskussion. Zum ersten Mal ist dieses Flackern in der äußeren Druckwelle zu beobachten gewesen. Dies läßt Zweifel an der bis dahin vorgeschlagenen Möglichkeit aufkommen, daß die Beschleunigung der kosmischen Strahlung in der sogenannten „gegenläufige Schockwelle“ auftritt. Dies ist eine Druckwelle, die in den sich ausdehnenden Überrest zurückläuft und demzufolge im Inneren der äußeren Druckwelle gelegen ist. Frühere Behauptungen, daß das Flackern in der gegen-läufigen Schockwelle auftritt, können schlichtweg von Regionen in der äußeren Druckwelle verursacht worden sein, die auf die Mitte des zweidimensionalen Bildes projiziert sind.
Das schnelle Flackern liefert nicht nur eine Information zur Beschleunigung von Teilchen auf hohe Energien, sondern es zeigt auch, daß relativ starke Magnetfelder in der Schockfront erzeugt worden sind.
- Kurzinformation:
- Scale: Image is 8.4 arcmin across
- Category: Supernovas & Supernova Remnants
- Constellation: Cassiopeia
- Color Code: Energy (Red: 0.5-1.5 keV; Green: 1.5-3.0 keV; Blue: 4.0-6.0 keV)
- Instrument: ACIS
- Also Known As: Cas A
- Distance Estimate: about 11,000 light years
- Release Date: January 6, 2009
