In november 1572 werd een supernova-explosie waargenomen in de richting van het sterrenbeeld Cassiopeia, en de beroemdste waarnemer was Tycho Brahe, een van de grondleggers van de moderne waarnemingsastronomie. De explosie produceerde een uitdijende wolk van superheet gas, een supernovarest die in 1952 werd herontdekt door Britse radioastronomen, bevestigd door zichtbare foto's van het observatorium van Mount Palomar, Californië, In de jaren 1960, en in 2002 werd een spectaculaire röntgenfoto gemaakt door het Chandra-satellietobservatorium. Astronomen gebruiken supernovaresten om de hoge-energiefysica in de interstellaire ruimte te onderzoeken.

In een artikel dat in de Astrofysisch tijdschrift een team uit 7 landen, waaronder onderzoekers van het Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), heeft het overblijfsel van de Tycho-supernova waargenomen met GHaFaS, een geavanceerd instrument van de IAC, gemonteerd op de 4.2m William Herschel Telescope (WHT) van het Roque de los Muchachos Observatorium (Garafía, La Palma, Canarische eilanden). Hun doel was om de hypothese te onderzoeken dat de kosmische straling, hoogenergetische subatomaire deeltjes die voortdurend de buitenste atmosfeer van de aarde bombarderen, ontstaan ​​in deze hoogenergetische gaswolken. GHaFaS stelt astronomen in staat om de emissie van geïoniseerde waterstof over brede velden te observeren, het geven van een kaart van de snelheidsstructuur binnen een object in fijn detail.

Ze brachten een aanzienlijk deel van de Tycho-restwolk in kaart, inclusief een prominent helder filament, en toonde aan dat de waterstoflijn die door de gloeidraad wordt uitgestoten een veel grotere spreiding van snelheden vertoont dan kan worden verklaard uit de temperatuur van het gas. In feite hebben ze twee emissiecomponenten gemeten, een met een grote snelheidsspreiding, en een andere met een nog grotere spreiding. Ze toonden aan dat de emissie deze kenmerken alleen kan laten zien als er een mechanisch mechanisme in de wolk is dat hoogenergetische deeltjes produceert. Supernovaresten worden lange tijd beschouwd als een waarschijnlijke bron van de kosmische straling die op de buitenste atmosfeer van de aarde terechtkomt, maar dit is de eerste keer dat duidelijk bewijs voor een versnellingsmechanisme is geproduceerd. Kosmische stralen hebben energieën die veel hoger zijn dan die geproduceerd in zelfs de grootste deeltjesversnellers op aarde (zoals CERN), en hun studie is niet alleen belangrijk voor de astrofysica, maar ook voor de deeltjesfysica.

"Deze resultaten kunnen door geen van de andere spectrografen op grote telescopen ter wereld zijn geproduceerd", zegt Joan Font, een van de auteurs van het artikel, en de persoon die verantwoordelijk is voor de activiteiten van GHaFaS. "Ons instrument heeft een unieke combinatie van hoge snelheidsresolutie, breed veld, en goede hoekresolutie, en deze combinatie was nodig voor het Tycho-project". Deze waarnemingen zijn een eerste stap op weg naar een beter begrip van het versnellingsmechanisme van de kosmische straling in supernovaresten. "We zouden deze resultaten moeten kunnen combineren met waarnemingen die al zijn gedaan met behulp van de OSIRIS smalband-imager op de 10,4 m Gran Telescopio CANARIAS (GTC) om de efficiëntie van de versnelling van de kosmische straling te bepalen", zegt John Beckman, een andere IAC-onderzoeker en een co-auteur van het papier.