En noviembre de 1572 se observó una explosión de supernova en la dirección de la constelación de Cassiopeia, y su observador más famoso fue Tycho Brahe, uno de los fundadores de la astronomía observacional moderna. La explosión produjo una nube en expansión de gas supercaliente, un remanente de supernova que fue redescubierto en 1952 por radioastrónomos británicos, confirmado por fotografías visibles del observatorio del Monte Palomar, California, en los años 1960, y el observatorio satelital Chandra tomó una imagen espectacular en rayos X en 2002. Los astrónomos utilizan los restos de supernovas para explorar la física de altas energías en el espacio interestelar.

En un artículo que se publicará en Diario astrofísico un equipo de 7 países, incluidos investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha observado el remanente de la supernova Tycho con GHaFaS, un sofisticado instrumento del IAC, montado en el Telescopio William Herschel (WHT) de 4,2 m en el Observatorio Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma, Islas Canarias). Su objetivo era explorar la hipótesis de que los rayos cósmicos, partículas subatómicas de alta energía que bombardean continuamente la atmósfera exterior de la Tierra, se originan en estas nubes de gas altamente energéticas. GHaFaS permite a los astrónomos observar la emisión de hidrógeno ionizado a través de amplios campos, dando un mapa de la estructura de velocidad dentro de un objeto con gran detalle.

Mapearon una porción considerable de la nube remanente de Tycho, incluyendo un filamento brillante prominente, y mostró que la línea de hidrógeno emitida por el filamento muestra una distribución de velocidades mucho mayor que la que se puede explicar por la temperatura del gas. De hecho midieron dos componentes de emisión, uno con una gran dispersión de velocidad, y otro con una extensión aún mayor. Demostraron que la única forma de que la emisión muestre estas características es si hay un mecanismo mecánico en la nube que produce partículas de alta energía. Los remanentes de supernovas se han considerado durante mucho tiempo una fuente probable de rayos cósmicos que se vierten sobre la atmósfera exterior de la Tierra. pero esta es la primera vez que se produce una evidencia clara de un mecanismo de aceleración. Los rayos cósmicos tienen energías mucho más altas que las producidas incluso en los aceleradores de partículas más grandes de la Tierra (como el CERN), y su estudio es importante no solo para la astrofísica sino también para la física de partículas.

"Estos resultados no podrían haber sido producidos por ninguno de los otros espectrógrafos de los principales telescopios del mundo", dice Joan Font. uno de los autores del artículo, y la persona responsable de las operaciones de GHaFaS. "Nuestro instrumento tiene una combinación única de resolución de alta velocidad, campo amplio, y buena resolución angular, y esta combinación fue necesaria para el proyecto Tycho ". Estas observaciones son un primer paso hacia una comprensión más completa del mecanismo de aceleración de los rayos cósmicos en los remanentes de supernovas." Deberíamos poder combinar estos resultados con las observaciones que ya se tomaron utilizando el generador de imágenes de banda estrecha OSIRIS en el Gran Telescopio CANARIAS (GTC) de 10,4 m para determinar la eficiencia de aceleración de los rayos cósmicos ", dice John Beckman, otro investigador del IAC y coautor del artículo.