De laatste fase van catastrofale explosies van stervende massieve sterren, supernova's genoemd, met behulp van kosmische straling een tot zes keer grotere klap op het omringende interstellaire gas kunnen uitdelen, Dat blijkt uit een nieuwe studie onder leiding van onderzoekers van de Universiteit van Oxford. Het werk zal worden gepresenteerd door Ph.D. student Francisco Rodríguez Montero vandaag (19 juli) bij de virtuele National Astronomy Meeting (NAM 2021).

Als supernova's exploderen, ze zenden licht en miljarden deeltjes de ruimte in. Terwijl het licht ons vrij kan bereiken, deeltjes worden gevangen in spiraalvormige lussen door magnetische schokgolven die tijdens de explosies worden gegenereerd. Heen en weer kruisen door schokfronten, deze deeltjes worden versneld tot bijna de lichtsnelheid en, bij het ontsnappen aan de supernova's, worden beschouwd als de bron van de mysterieuze vorm van straling die bekend staat als kosmische straling.

Door hun enorme snelheid kosmische stralen ervaren sterke relativistische effecten, ze verliezen effectief minder energie dan gewone materie en stellen hen in staat om grote afstanden door een melkwegstelsel af te leggen. Onderweg, ze beïnvloeden de energie en structuur van interstellair gas op hun pad en kunnen een cruciale rol spelen bij het stoppen van de vorming van nieuwe sterren in dichte gaszakken. Echter, daten, de invloed van kosmische straling in de evolutie van sterrenstelsels is niet goed begrepen.

In de eerste numerieke studie met hoge resolutie in zijn soort, het team voerde simulaties uit van de evolutie van de schokgolven afkomstig van supernova-explosies gedurende enkele miljoenen jaren. Ze ontdekten dat kosmische straling een cruciale rol kan spelen in de laatste stadia van de evolutie van een supernova en zijn vermogen om energie te injecteren in het galactische gas eromheen.

Rodríguez Montero legt uit dat "aanvankelijk de toevoeging van kosmische straling lijkt niet te veranderen hoe de explosie evolueert. Hoe dan ook, wanneer de supernova het stadium bereikt waarin hij niet meer momentum kan krijgen door de omzetting van de thermische energie van de supernova in kinetische energie, we ontdekten dat kosmische straling het gas een extra duwtje kan geven, waardoor het uiteindelijke momentum dat wordt gegeven tot 4-6 keer hoger is dan eerder voorspeld."

De resultaten suggereren dat gas uitstroomt vanuit het interstellaire medium in het omringende ijle gas, of circumgalactisch medium, aanzienlijk omvangrijker zal zijn dan eerder werd ingeschat.

In tegenstelling tot state-of-the-art theoretische argumenten, de simulaties suggereren ook dat de extra druk van kosmische straling groter is wanneer massieve sterren exploderen in omgevingen met een lage dichtheid. Dit zou het creëren van superbellen kunnen vergemakkelijken die worden aangedreven door opeenvolgende generaties supernova's, gas uit het interstellaire medium vegen en het uit galactische schijven blazen.

Rodríguez Montero voegt eraan toe dat hun "resultaten een eerste blik zijn op de buitengewone nieuwe inzichten die kosmische straling zal geven aan ons begrip van de complexe aard van de vorming van sterrenstelsels."