Στον Γαλαξία μας υπάρχουν μηχανές ικανές να εκτοξεύσουν ατομικά θραύσματα σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός. Αυτές οι μηχανές δημιουργούνται από τον εκρηκτικό θάνατο αστεριών, που είναι και το καλύτερο μέρος για να αναζητηθούν οι πηγές για αυτές των εξαιρετικά ενεργητικές κοσμικές ακτίνες. Όμως, από τη στιγμή που μιλάμε για τ πιο ισχυρά σωματίδια, οι ερευνητές έχουν τις αμφιβολίες τους.
Τώρα, προσομοιώσεις που έτρεξε μια μικρή διεθνής ομάδα φυσικών, μπορεί να σώσουν τη θεωρία των υπερκαινοφανών εκπομπών κοσμικών ακτίνων στις υψηλότερες ενέργειες, υποδηλώνοντας ότι υπάρχει μια σύντομη περίοδος κατά την οποία ένα άστρο που καταρρέει θα μπορούσε ακόμα να γίνει ο πιο ακραίος επιταχυντής σωματιδίων του Σύμπαντος.
Για πάνω από έναν αιώνα, οι επιστήμονες μελετούν τον ουρανό, σαρώνοντας τα πάντα για φαινόμενα που μπορεί να ευθύνονται για τον συνεχή βομβαρδισμό από ατομικούς πυρήνες και από ηλεκτρόνια, που διαπερνούν τον πλανήτη μας. Όμως, δεν μπορούμε απλά να βρούμε από που προέρχονται, καθώς το Σύμπαν είναι μια θάλασσα μαγνητικών πεδίων, που αλλάζουν την πορεία αυτών των σωματιδίων, κάνοντας τρομερά δύσκολο να βρούμε από που προήλθαν. Για αυτό οι επιστήμονες αναζητούν άλλους τρόπους.
Μόλις μερικές χιλιάδες έτη φωτός μακριά από τη Γη, η ιστορική σουπερνόβα, γνωστή και ως Άστρο του Tycho, έχει μελετηθεί πολλές φορές για σημάδια ικανά να επιταχύνουν φορτισμένα σωματίδια.
Το 1572, οι αστρονόμοι της εποχής θαύμασαν μια ξαφνική λάμψη του αστεριού, που πλέον θεωρείται η “τελευταία παράσταση” ενός λευκού νάνου, που τελείωσε τη ζωή του σε μια θερμοπυρηνική καταστροφή. Καθώς ο πυρήνας του κατέρρευσε υπό το δικό του βάρος, μια έκρηξη θερμότητας και ακτινοβολίας σφυροκόπησε τα αέρια γύρω του, δημιουργώντας τεράστια μαγνητικά πεδία.
Όμως, μια μελέτη του 2023 που ανέλυσε αυτά τα πεδία, διαπίστωσε πως η ικανότητά τους να παράγουν κοσμικές ακτίνες ήταν σημαντικά μικρότερη από αυτή που αναμενόταν από τα υπάρχοντα μοντέλα.
Αν και αυτή η μελέτη δεν αποκλείει την πιθανότητα μετατροπής των άστρων που καταρρέουν σε τεράστιους επιταχυντές σωματιδίων, εγείρει όμως ερωτήματα σχετικά με το πόση ισχύ μπορούν να παρέχουν.
Πολύ συχνά η Γη χτυπιέται από μερικά τρομακτικά σωματίδια, που είναι μέχρι και 1.000 φορές πιο ισχυρά από οτιδήποτε μπορεί να παράγει η γήινη τεχνολογία. Οι ενέργειες peta-elevtronvolt (PeV) είναι το έργο των υποθετικών κοσμικών μηχανών, που ονομάζουμε PeVatrons.
Σύμφωνα με τους αστροφυσικούς Robert Brose από το Πανεπιστήμιο του Πότσνταμ στη Γερμανία, Iurii Sushch από το Ισπανικό Κέντρο Ενεργειακής, Περιβαλλοντικής και Τεχνολογικής Έρευνας και Jonathan Mackey από το Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών του Δουβλίνου, τα ετοιμοθάνατα αστέρια μπορεί να είναι τα μυστηριώδη PeVatrons που αναζητούν οι επιστήμονες.
Για να γίνει αυτό τα ετοιμοθάνατα αστέρια θα πρέπει αν ρουφήξουν αρκετό υλικό, ώστε να σχηματιστεί ένα πυκνό νέφος σκόνης και σωματιδίων γύρω τους. Όταν τελικά φτάσουμε στο κρίσιμο σημείο της σουπερνόβα, το απίστευτα δυνατό κύμα κρούσης που παράγεται, θα συγκρουστεί με αυτό το πυκνό περιβάλλον και θα δημιουργήσει την απαραίτητη μαγνητική αναταραχή, ώστε να ωθήσει του πυρήνες και τα ηλεκτρόνια, στα επίπεδα επιτάχυνσης PeV.
Κλείσιμο καταστημάτων της Πειραιώς με διευρυμένο ωράριο
Το πιο κρίσιμο σημείο σύμφωνα με τους επιστήμονες είναι ο χρονισμός, που σημαίνει πως αυτό συμβαίνει μόνο την πρώτη ή και την δεύτερη δεκαετία, που το περιβάλλον κέλυφος είναι αρκετά πυκνό, ώστε να παρέχει την ποσότητα στροβιλισμού που απαιτείται για να φτάσουν τα σωματίδια στις υψηλότερες ενέργειες.
«Είναι πιθανό μόνο πολύ νεαρά υπολείμματα σουπερνόβα που εξελίσσονται σε πυκνά περιβάλλοντα να ικανοποιούν τις απαραίτητες συνθήκες για την επιτάχυνση των σωματιδίων σε ενέργειες PeV», γράφει η ομάδα .
Αν το Άστρο του Tycho είχε αντέξει μερικούς αιώνες ακόμα πριν γίνει σουπερνόβα, οι αστροφυσικοί μπορεί να είχαν καταγράψει μια βροχή κοσμικών ακτίνων στα υψηλότερα ενεργειακά μεγέθη.
Ίσως στο εγγύς μέλλον, το βίαιο τέλος ενός άλλου κοντινού αστέρα να μας δώσει την ευκαιρία που χρειάζονται για να λύσουν το περίπλοκο μυστήριο των PeVatrons μια για πάντα.
Η μελέτη έχει γίνει δεκτή για δημοσίευση στο Astronomy & Astrophysics.
