Supernovele pot deveni cele mai puternice acceleratoare de particule din Univers, cu condiția să elimine o parte importantă din masa stelară înainte de a exploda, conform unui nou studiu, transmite marți 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 și, 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 suprafață. Cu o frecvență de aproximativ o dată pe secundă, o rază cosmică lovește organismul uman.

Razele cosmice acoperă o gamă largă de energii, cele mai puternice depășind 1 peta-electron Volt (PeV) - adică un cvadrilion de electronvolți, 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.

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 și de câmpuri magnetice care accelerează aceste particule la viteze extreme înainte de a le expulza în spațiu.

Însă observațiile derulate asupra unor supernove din vecinătate, așa cum este Tycho și Cassiopeia A, nu s-au ridicat la așteptările astronomilor din acest punct de vedere - razele cosmice care provin de la aceste supernove sunt mult mai slabe decât se așteptau oamenii de știință.

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 și au descoperit că, în cazuri speciale, rămășițele de supernove pot deveni ''PeVatroni'' - explozii capabile să genereze raze cosmice PeV.

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 puțin 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 și în vecinătatea stelei.

Apoi, când explozia finală se declanșează, unda de șoc lovește această materie expulzată de stea. Pe măsură de unda de șoc 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 șoc, unde nivelul de energie al particulelor crește enorm. În cele din urmă acestea capătă suficientă energie pentru a evada în spațiul cosmic.

După câteva luni, acest sistem își pierde energia pe măsură ce unda de șoc încetinește. El încă produce o abundență de radiați cosmice, dar nu peste pragul PeV.

Aceasta ar fi explicația 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 câțiva 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 susține Live Science. AGERPRES/(AS - editor: Codruț Bălu, editor online: Gabriela Badea)

* Sursa foto: MPIA/NASA/Calar Alto Observatory/ www.livescience.com