Cercetătorii au descoperit cel mai puternic accelerator de particule din Univers

Oamenii de știință ar putea fi pe cale să confirme existența celor mai puternice acceleratoare de particule din Univers – și se pare că ele sunt presărate chiar prin galaxia noastră, așteptând să explodeze, scrie Live Science.

Potrivit unui nou studiu, unele supernove – exploziile spectaculoase care marchează moartea stelelor masive – pot deveni veritabile "coliziuni cosmice", dar doar dacă steaua respectivă elimină o cantitate uriașă de gaz înainte de a exploda.

Cosmic rays – raze care ne lovesc în fiecare secundă

De aproape un secol, astronomii detectează particule de energie foarte mare care vin din spațiul cosmic, cunoscute sub numele de raze cosmice. Acestea sunt compuse în principal din protoni și, uneori, din nuclee ale unor elemente mai grele. Cele mai multe sunt blocate de câmpul magnetic al Pământului sau absorbite în atmosferă, dar unele ajung până la sol – ba chiar ne străbat corpul aproximativ o dată pe secundă.

Razele cosmice au energii variate, însă cele mai puternice ating un petaelectronvolt (PeV) – de 1.000 de ori mai mult decât energia coliziunilor produse de Large Hadron Collider, cel mai mare accelerator de particule de pe Pământ.

Supernovele – vinovate, dar doar în anumite condiții

Astronomii bănuiau de mult că supernovele sunt sursa acestor raze cosmice extreme. Aceste explozii stelare dispun de ingredientele necesare: energie uriașă, particule elementare și câmpuri magnetice puternice care pot accelera particulele.

Totuși, observațiile din vecinătatea noastră galactică – cum ar fi rămășițele supernovelor Tycho sau Cassiopeia A – nu au produs raze cosmice atât de puternice cum se aștepta.

Un nou studiu, acceptat pentru publicare în Astronomy & Astrophysics, aduce o explicație: numai unele supernove devin adevărate "PeVatroane", adică surse capabile să producă raze cosmice de ordinul PeV.

Rețeta pentru o explozie cu adevărat colosală

Cercetătorii au descoperit că, înainte de a exploda, o stea trebuie să piardă o masă echivalentă cu cel puțin doi sori. Acest lucru se întâmplă frecvent: vânturile stelare pot smulge straturile exterioare ale stelei. Esențial este ca această materie să nu se disperseze, ci să rămână densă și aproape de stea.

Când steaua explodează, unda de șoc lovește această „carcasă” de material, provocând o reacție violentă. Câmpurile magnetice din zonă cresc spectaculos, iar particulele sunt accelerate printr-un mecanism de „ping-pong” subatomic: sunt lovite, se întorc, și cu fiecare ciocnire câștigă mai multă energie. Până când scapă din sistem și se avântă în Univers.

Dar fereastra de timp e scurtă: în doar câteva luni, unda de șoc slăbește, iar energia atinsă nu mai trece de pragul PeV. Asta explică de ce nu am observat direct niciun PeVatron activ până acum – chiar dacă, în medie, o supernovă are loc în Calea Lactee o dată la câțiva ani. Niciuna n-a fost destul de aproape recent pentru a putea fi observată exact în acel scurt moment critic.