Supernovele pot deveni cele mai puternice acceleratoare de particule din Univers, cu condiţia să elimine o parte importantă din masa stelară înainte de a exploda, conform unui nou studiu, transmite Live Science.
Timp de aproape un secol, astronomii au detectat fluxuri de particule de înaltă energie care provin din Universul îndepărtat. Cunoscute drept raze cosmice, aceste fluxuri de particule sunt alcătuite în principal din protoni şi, ocazional din nuclee ale unor elemente mai grele. Majoritatea razelor cosmice sunt deviate de câmpul magnetic al Pământului sau sunt absorbite în atmosfera superioară, dar o parte ajung la suprafaţă. Cu o frecvenţă de aproximativ o dată pe secundă, o rază cosmică loveşte organismul uman.
Razele cosmice acoperă o gamă largă de energii, cele mai puternice depăşind 1 peta-electron Volt (PeV) - adică un cvadrilion de electronvolţi, sau de până la o mie de ori mai puternice decât energia de coliziune a acceleratorului de particule Large Hadron Collider, cel mai puternic accelerator de particule din lume, notează Live Science, publicație citată de Agerpres.
Citește și: Planeta Jupiter a fost de două ori mai mare şi continuă să se micşoreze
Astronomii suspectează de mult timp că supernovele, exploziile finale ale unor stele supermasive, ar putea fi sursa acestor raze cosmice. Aceste superstele muribunde dispun de toate ingredientele: explozia lor asigură mai mult decât suficientă energie, dispun de particule elementare şi de câmpuri magnetice care accelerează aceste particule la viteze extreme înainte de a le expulza în spaţiu.
Însă observaţiile derulate asupra unor supernove din vecinătate, aşa cum este Tycho şi Cassiopeia A, nu s-au ridicat la aşteptările astronomilor din acest punct de vedere - razele cosmice care provin de la aceste supernove sunt mult mai slabe decât se aşteptau oamenii de ştiinţă.
Într-un studiu acceptat pentru publicare în jurnalul Astronomy & Astrophysics, cercetătorii au pornit de la ipoteza că supernovele stau la originea acestor fluxuri de raze cosmice şi au descoperit că, în cazuri speciale, rămăşiţele de supernove pot deveni "PeVatroni" - explozii capabile să genereze raze cosmice PeV.
Citește și: A fost descoperită o „galaxie monstru” care datează din tinereţea Universului
Echipa a ajuns la concluzia că înainte de a deveni supernovă, o viitoare sursă de particule PeV trebuie să piardă o cantitate semnificativă de masă - cel puţin 2 mase solare. Acest lucru este destul de comun în cazul supernovelor, unde puternicul vânt stelar poate expulza straturile superioare ale atmosferei stelare înaintea exploziei finale. Este important însă ca această materie expulzată să nu se disperseze prea rapid. Ea trebuie să rămână densă, compactă şi în vecinătatea stelei.
Apoi, când explozia finală se declanşează, unda de şoc loveşte această materie expulzată de stea. Pe măsură de unda de şoc se deplasează spre exteriorul stelei, câmpurile magnetice se amplifică ajungând la niveluri energetice incredibil de puternice. Aceste câmpuri magnetice accelerează orice particule subatomice în interiorul undei de şoc, unde nivelul de energie al particulelor creşte enorm. În cele din urmă acestea capătă suficientă energie pentru a evada în spaţiul cosmic.
După câteva luni, acest sistem îşi pierde energia pe măsură ce unda de şoc încetineşte. El încă produce o abundenţă de radiaţi cosmice, dar nu peste pragul PeV.
Aceasta ar fi explicaţia pentru care nu a fost observat în mod direct niciun generator de PeV (PeVatron) activ. Chiar dacă o stea explodează în stare de supernovă în Calea Lactee la fiecare câţiva ani, niciuna nu a fost suficient de aproape în perioada modernă pentru a putea fi observată în scurta perioadă în care particulele pot fi accelerate la aceste energii extreme, mai susţine Live Science
- Te-ar putea interesa si:
- A fost descoperită o „galaxie monstru” care datează din tinereţea Universului
- Sfârșitul Universului va veni mai devreme decât se prevedea, cred oamenii de știință olandezi
- O gaură neagră primordială creşte într-un ritm ''extrem'', mai rapid decât se credea posibil
