Yeni bir araştırma, evrenin en güçlü parçacık hızlandırıcılarından bazılarının süpernovalar olabileceğini ortaya koyuyor. Ancak bunun gerçekleşmesi için, dev yıldızların patlamadan hemen önce büyük miktarda gaz kütlesini uzaya fırlatmış olmaları gerekiyor.
Yaklaşık bir asırdır gökbilimciler, evrenin uzak köşelerinden gelen yüksek enerjili parçacıkları tespit ediyor. Kozmik ışınlar olarak bilinen bu parçacıklar ağırlıklı olarak protonlardan ve bazen de daha ağır element çekirdeklerinden oluşuyor. Kozmik ışınların çoğu Dünya'nın manyetik alanı tarafından saptırılıyor veya üst atmosferde emiliyor, ancak bazıları yüzeye kadar ulaşabiliyor. Öyle ki, ortalama olarak her saniye vücudunuza bir kozmik ışın çarpıyor.
Kozmik ışınlar geniş bir enerji yelpazesine sahip ve en güçlüleri peta-elektron volt (PeV) seviyesini aşıyor. Bu, bin katrilyon elektron volta denk geliyor ve dünyanın en güçlü atom çarpıştırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın (LHC) çarpışma enerjilerinden bin kat daha güçlü olabiliyor.
Gökbilimciler, uzun zamandır büyük kütleli yıldızların patlayıcı ölümlerinin (süpernovaların) bu aşırı güçlü kozmik ışınlardan sorumlu olabileceğinden şüpheleniyordu. Ne de olsa süpernovalar, bu teori için gerekli tüm bileşenlere sahip: Fazlasıyla enerjiye sahip bir patlama, bol miktarda temel parçacık ve bu parçacıkları evrene salmadan önce hızlandırabilen manyetik alanlar.
Ancak yakınlardaki süpernova kalıntıları üzerinde yapılan gözlemler beklentileri karşılamadı; buralardan gelen kozmik ışınlar beklenenden çok daha zayıftı.
Bilimsel bir yayında kabul edilen yeni bir makalede, araştırmacılar süpernova hipotezini destekleyici bir bulguya ulaştılar. Araştırmaya göre, özel durumlarda, süpernova kalıntıları gerçekten de 'PeVatron'lar' yani PeV seviyesinde kozmik ışınlar üretebilen patlamalar haline gelebiliyor.
Ekip, bir yıldızın süpernova olmadan önce önemli miktarda kütle kaybetmesi gerektiğini tespit etti. Bu, en az iki Güneş kütlesine denk geliyor. Güçlü rüzgarlar, patlama öncesinde yıldızın dış katmanlarını uzaya sürükleyebildiği için bu durum oldukça yaygın. Ancak kritik nokta şu ki, bu malzemenin çok geniş bir alana dağılmaması gerekiyor. Yoğun, sıkışık ve yıldıza yakın kalması şart.
Ardından, süpernova nihayet gerçekleştiğinde, patlayan yıldızdan çıkan şok dalgası, etrafındaki bu gaz kabuğuna çarpar. İşte tam o anda gerçek bir kargaşa başlar.
Şok dalgası çevredeki kabuktan geçerken, manyetik alanlar inanılmaz derecede güçlü enerjilere yükselir. Bu manyetik alanlar, kabuktaki herhangi bir rastgele atom altı parçacığı (döküntüler) alır ve şok dalgasının içinde ileri geri sektirerek onları hızlandırır. Her sekmede parçacık daha fazla enerji kazanır. Nihayet, kaosun içinden tamamen çıkıp evrene akacak kadar enerjiye ulaşır.
Ancak bu sistem, şok dalgası yavaşladıkça birkaç ay içinde gücünü kaybeder. Hala bol miktarda kozmik ışın üretmeye devam eder, ancak artık PeV eşiğinin üzerine çıkamazlar.
Bu senaryo, neden aktif PeVatronları doğrudan gözlemlemediğimizi açıklıyor. Samanyolu Galaksisi'nde birkaç yılda bir süpernova meydana gelse de, modern zamanlarda hiçbiri, kozmik ışınları bu aşırı enerjilere hızlandırabildikleri o kısa pencereyi gözlemleyebileceğimiz kadar yakın değildi. Bu yüzden sabırlı olmamız gerekiyor.
