Wetenschappers hebben eindelijk een bron in de Melkweg geïdentificeerd die protonen met adembenemende energieën de ruimte in slingert. Deze ontdekking kan ons helpen kosmische straling te begrijpen - die hyper snelle deeltjes die tussen sterren racen en overal in het heelal voor opschudding zorgen.

Kosmische straling bestaat voornamelijk uit protonen, met een vleugje elektronen. Sommige daarvan hebben meer energie dan wat onze bescheiden door mensen gebouwde versnellers kunnen produceren. De Large Hadron Collider op de grens van Zwitserland en Frankrijk kan protonen tot bijna de lichtsnelheid brengen, maar de natuur heeft blijkbaar betere versnellers.

Een internationaal team onder leiding van de Hiroshima Universiteit bevestigde de galactische versneller door observaties van drie grote observatoria op aarde en in de ruimte te combineren. De resultaten werden op 16 juli 2026 gepubliceerd in The Astrophysical Journal.

"Deze immense energie maakt kosmische straling belangrijk in de astronomie en astrofysica," zei Tsunefumi Mizuno, universitair hoofddocent aan het Hiroshima Astrophysical Science Center van de Hiroshima Universiteit en eerste en corresponderende auteur van de studie.

Kosmische stralingsenergieën worden gemeten in elektronvolt - de energie die een elektron krijgt wanneer zijn elektrische potentiaal met één volt toeneemt. De top galactische kosmische straling kan één biljard (10^15) elektronvolt bereiken en overschrijden, oftewel een peta-elektronvolt (PeV). Het vinden van een kosmische stralingsprotonversneller boven dat PeV-niveau - een proton-PeVatron - is een van de heetste onderwerpen in de moderne astrofysica. En ze hebben er een gevonden: een object dat voorheen bekend stond als LHAASO J1912+1014u.

Een proton-PeVatron is een natuurlijke kosmische versneller die protonen voorbij de PeV-drempel duwt. Het spotten van deze dingen is lastig omdat wetenschappers protonsignalen moeten scheiden van die van hyperenergetische elektronen.

Het Tibet AS gamma-experiment (een Japans-Chinese samenwerking sinds 1990) en China's Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) hadden tientallen gammastralingsbronnen boven 0,1 PeV gedetecteerd. Een daarvan was LHAASO J1912+1014u. Gammastraling is de meest energetische vorm van elektromagnetische straling, vaak geproduceerd wanneer kosmische stralingsdeeltjes botsen met hun omgeving, en hun energieën zijn typisch ongeveer een tiende van de kosmische straling die ze creëerde. Dus bronnen die gammastraling onder het PeV-bereik produceren, zijn de voornaamste kandidaten voor PeVatronen. Eerder onderzoek suggereerde dat LHAASO J1912+1014u een pulsarwindnevel zou kunnen zijn of ander puin van de explosie van een massieve ster.

"Echter, gegevens van Tibet AS gamma en LHAASO-experimenten alleen kunnen proton-PeVatronen niet duidelijk identificeren omdat PeV-kosmische stralingselektronen ook de lagere energie gammastraling kunnen produceren," zei Mizuno. De beperkte beeldresolutie betekende dat onderzoekers niet konden zien of protonen of elektronen achter de gammastraling zaten.

Enter de cavalerie: de Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT, een NASA-geleide missie met hulp van de Hiroshima Universiteit), de FOREST Unbiased Galactic plane Imaging survey met de Nobeyama 45-m telescoop (FUGIN, geleid door Japan), en NASA's Chandra X-ray Observatory. LHAASO J1912+1014u werd ontdekt in 2024 in het sterrenbeeld Aquila nabij Altair, een van de beroemde sterren van de Zomerdriehoek. Het werd aanvankelijk bestempeld als supernovarest, maar dat idee wankelde toen emissies boven 100 TeV verschenen.

"Met gegevens van meerdere experimenten hebben we LHAASO J1912+1014u in detail bestudeerd," zei Mizuno. De observatoria bestreken een breed deel van het elektromagnetische spectrum, van radio tot gammastraling, waardoor het team een gedetailleerd multi-golflengte model kon bouwen.

Fermi-LAT mat gammastraling nabij een giga-elektronvolt (GeV, een miljard elektronvolt). Chandra leverde röntgenobservaties bij lagere energieën, en FUGIN leverde radiogegevens bij nog lagere energieën. Gecombineerd met tera-elektronvolt (TeV) observaties van LHAASO en anderen, wees het beeld sterk in de richting van LHAASO J1912+1014u als proton-PeVatron - en elimineerde andere verklaringen.

Drie belangrijke bevindingen bezegelden het. Ten eerste strekte het gammastraalsignaal zich soepel uit van meer dan 100 biljoen elektronvolt tot