Evrenin en güçlü parçacık çarpıştırıcıları galaksimizde saklı Sözcü Gazetesi

Yeni araştırmalar, süpernovaların, yani dev yıldızların patlamalarının, doğru koşullar altında birer PeVatron’a dönüşebileceğini ortaya koyuyor. PeVatron, saniyede bir katrilyon elektronvolt (PeV) enerjide kozmik ışın üretebilen bir kaynak anlamına geliyor — bu, dünyanın en güçlü atom çarpıştırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndan (LHC) bin kat daha güçlü.

Yaklaşık bir asırdır astronomlar, evrenden gelen yüksek enerjili parçacıkları, yani kozmik ışınları gözlemliyor. Bu ışınlar çoğunlukla protonlardan ve zaman zaman ağır element çekirdeklerinden oluşuyor. Dünya’nın manyetik alanı ya da üst atmosferi tarafından genellikle saptırılan ya da emilen bu ışınlardan bazıları yüzeye kadar ulaşabiliyor. Öyle ki, her saniye bir kozmik ışın vücudunuza çarpıyor.

Bilim insanları, bu aşırı güçlü kozmik ışınların kaynağının süpernovalar olabileceğinden uzun süredir şüpheleniyordu. Çünkü bu devasa yıldız patlamaları, gereken enerjiye, bol miktarda temel parçacığa ve bu parçacıkları kozmosa fırlatmadan önce hızlandıracak manyetik alanlara sahip.

Ancak bugüne dek Tycho ve Cassiopeia A gibi yakın süpernova kalıntılarından gelen kozmik ışınlar beklenenin çok altında ölçüldü. Bu durum, süpernova hipotezini zayıflatmıştı.

Astronomy & Astrophysics dergisinde yayımlanmak üzere kabul edilen yeni bir makalede araştırmacılar, süpernova hipotezine yeniden hayat verdi. Araştırmaya göre, bazı özel durumlarda süpernova kalıntıları gerçekten PeV seviyesinde kozmik ışın üretebiliyor.

Bunun için yıldızın süpernova haline gelmeden önce en az iki Güneş kütlesi kadar madde kaybetmesi gerekiyor. Bu durum aslında oldukça yaygın; güçlü yıldız rüzgarları patlama öncesinde yıldızın dış katmanlarını uzaya savurabiliyor. Ancak kritik nokta, bu maddenin çok dağılmaması, yoğun ve kompakt bir kabuk şeklinde yıldızın yakınında kalması.

Süpernova gerçekleştiğinde, patlamadan gelen şok dalgası bu yoğun kabuğa çarpıyor. İşte o anda manyetik alanlar aşırı derecede güçleniyor ve kabuktaki rastgele alt atomik parçacıklar şok dalgası içinde ileri geri fırlatılarak hızlandırılıyor. Her sekmede enerji kazanan parçacıklar sonunda yeterli güce ulaşıp kozmosa yayılıyor.

Ancak bu aşırı enerjili süreç sadece birkaç ay sürüyor. Şok dalgası yavaşladığında sistemin gücü düşüyor ve artık PeV üstü kozmik ışın üretilemiyor.

Bu durum, neden bugüne dek aktif bir PeVatron doğrudan gözlemlenemediğini de açıklıyor. Samanyolu’nda her birkaç yılda bir süpernova patlasa da, hiçbiri modern çağda bu kısa PeV üretim penceresi sırasında yeterince yakın olmadı. Bilim insanları şimdi sabırla beklemek zorunda.