Nel novembre 1572 fu osservata un'esplosione di supernova in direzione della costellazione di Cassiopea, e il suo osservatore più famoso fu Tycho Brahe, uno dei fondatori della moderna astronomia osservativa. L'esplosione ha prodotto una nube in espansione di gas incandescente, un residuo di supernova che fu riscoperto nel 1952 dai radioastronomi britannici, confermato da fotografie visibili dall'osservatorio del Monte Palomar, California, negli anni '60, e un'immagine spettacolare è stata scattata ai raggi X dall'osservatorio satellitare Chandra nel 2002. Gli astronomi usano i resti di supernova per esplorare la fisica delle alte energie nello spazio interstellare.

In un articolo che sarà pubblicato su Giornale Astrofisico una squadra di 7 paesi, tra cui ricercatori dell'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha osservato il resto di supernova di Tycho con GHaFaS, uno strumento sofisticato della IAC, montato sul telescopio William Herschel (WHT) da 4,2 m presso l'Osservatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma, Isole Canarie). Il loro scopo era quello di esplorare l'ipotesi che i raggi cosmici, particelle subatomiche ad alta energia che bombardano continuamente l'atmosfera esterna della Terra, originano in queste nubi di gas altamente energetiche. GHaFaS consente agli astronomi di osservare l'emissione dell'idrogeno ionizzato attraverso ampi campi, fornendo una mappa dettagliata della struttura della velocità all'interno di un oggetto.

Hanno mappato una porzione considerevole della nuvola rimanente di Tycho, compreso un filamento luminoso prominente, e mostrò che la riga dell'idrogeno emessa dal filamento mostra una diffusione di velocità molto maggiore di quella che può essere spiegata dalla temperatura del gas. Infatti hanno misurato due componenti di emissione, uno con una grande diffusione di velocità, e un altro con una diffusione ancora maggiore. Hanno mostrato che l'unico modo per l'emissione di mostrare queste caratteristiche è se c'è un meccanismo meccanico nella nuvola che produce particelle ad alta energia. I resti di supernova sono stati a lungo considerati una probabile fonte dei raggi cosmici che si riversano sull'atmosfera esterna della Terra, ma questa è la prima volta che viene prodotta una chiara evidenza di un meccanismo di accelerazione. I raggi cosmici hanno energie molto più alte di quelle prodotte anche nei più grandi acceleratori di particelle sulla Terra (come il CERN), e il loro studio è importante non solo per l'astrofisica ma anche per la fisica delle particelle.

"Questi risultati non avrebbero potuto essere prodotti da nessuno degli altri spettrografi sui principali telescopi del mondo", afferma Joan Font, uno degli autori dell'articolo, e la persona responsabile delle operazioni di GHaFaS. "Il nostro strumento ha una combinazione unica di risoluzione ad alta velocità, ampio campo, e buona risoluzione angolare, e questa combinazione era necessaria per il progetto Tycho". Queste osservazioni sono un primo passo verso una comprensione più completa del meccanismo di accelerazione dei raggi cosmici nei resti di supernova. "Dovremmo essere in grado di combinare questi risultati con le osservazioni già effettuate utilizzando l'imager a banda stretta OSIRIS sul Gran Telescopio CANARIAS (GTC) da 10,4 m per determinare l'efficienza di accelerazione dei raggi cosmici", afferma John Beckman, un altro ricercatore IAC e coautore del documento.