Gökyüzünün derinliklerinde, atom parçacıklarını ışık hızına neredeyse ulaştıran devasa enerjili "motorlar" bulunuyor.
Bu son derece enerjik kozmik "mermilerin" kaynağını ararken, yıldızların patlayarak ölümü (süpernovalar) akla gelen ilk yerler olsa da, araştırmacılar özellikle en güçlü parçacıklar söz konusu olduğunda şüpheci yaklaşıyordu.
Ancak küçük bir uluslararası fizikçi ekibinin yaptığı sayısal simülasyonlar, en yüksek enerjili kozmik ışınların kaynağı olarak süpernova teorisini kurtarabilir. Simülasyonlara göre, çöken bir yıldızın kısa bir süre için evrenin en aşırı parçacık hızlandırıcısı haline gelebileceği bir pencere mevcut.
Bir asırdan uzun süredir bilim insanları, gezegenimizi sürekli bombardımana tutan atom çekirdekleri ve ara sıra elektronlardan oluşan kozmik ışın sağanaklarının kaynağı olabilecek fenomenleri araştırıyor.
Ancak çoğu kozmik ışın, yüklü olmaları nedeniyle galaksi içindeki ve dışındaki çalkantılı manyetik alanların etkisi altında rotalarını değiştiriyor. Bu da onların kaynağını takip etmeyi, plajda bulduğunuz bir şişenin nereden geldiğini ufka bakarak bulmaya çalışmaya benzetiyor. Bu yüzden araştırmacılar başka ipuçları arıyor.
Galaksimizin arka bahçesinde, sadece birkaç bin ışık yılı uzaklıktaki tarihi Tycho süpernovası, yüklü parçacıkları hızlandırabilecek fiziksel olayların izlerini bulmak amacıyla incelendi.
1572'de gökbilimciler, bir beyaz cücenin termonükleer bir felaketle yaşamını sonlandırması sonucu ani parlamasına tanık oldular. Yıldızın çekirdeği kendi ağırlığı altında çökerken, ortaya çıkan ısı ve radyasyon patlaması çevresindeki gaz kabuğuna çarptı ve muazzam manyetik alanlar oluşturdu.
2023'te araştırmacılar bu manyetik alanlar üzerine yaptıkları analizin sonuçlarını yayınladılar ve bu alanların kozmik ışın oluşturma yeteneklerinin mevcut modellerin beklediğinden "önemli ölçüde daha küçük" olduğunu buldular.
Bu durum, çöken yıldızların potansiyel parçacık hızlandırıcı olma ihtimalini tamamen ortadan kaldırmasa da, ne kadar güç sağlayabilecekleri konusunda soru işaretleri yarattı.
Dünya'ya zaman zaman gerçek "canavarlar" çarpar; bunlar, kendi teknolojimizin üretebildiği en yüksek enerjiden binlerce kat daha güçlü olabilen parçacıklardır. Peta-elektronvolt (PeV) enerjisine sahip bu parçacıklar, PeVatron adı verilen varsayımsal kozmik motorların eseridir.
Yeni araştırmanın yazarlarına göre, ölmekte olan yıldızlar, bilim insanlarının aradığı gizemli PeVatronlar olabilir.
Bunun gerçekleşmesi için, ölmekte olan yıldızın önce etrafında yoğun bir kabuk oluşturacak kadar materyal dışarı atması gerekiyor. Ardından, süpernova anında hızla genişleyen şok dalgası bu yoğun ortama çarparak, çekirdekleri ve elektronları PeV seviyesine hızlandırmak için gerekli manyetik türbülansı üretiyor.
Araştırmacılara göre kritik element zamanlama: Çevredeki kabuk, parçacıkların en yüksek enerjilere ulaşması için gereken türbülansı sağlayacak yoğunluğa sadece ilk on veya yirmi yıl içinde sahip oluyor.
Ekip, "Çok yoğun ortamlarda evrimleşen çok genç süpernova kalıntılarının, parçacıkları PeV enerjilerine hızlandırmak için gerekli koşulları karşılaması mümkün olabilir" ifadelerini kullanıyor.
Eğer Tycho yıldızı sadece birkaç yüzyıl daha yoğunluğunu korusaydı, astrofizikçiler en yüksek mertebeden kozmik ışın yağmurları kaydetmiş olabilirlerdi.
Belki de yakın gelecekte, yakındaki başka bir yıldızın şiddetli ölümü, PeVatronların şaşırtıcı gizemini kesin olarak çözmek için ihtiyaç duyulan fırsatı bize sunabilir.
Bu araştırma, bilimsel bir dergide yayınlanmak üzere kabul edilmiştir.
