Oamenii de știință au identificat în sfârșit o sursă din Calea Lactee care aruncă protoni la unele dintre cele mai uluitoare energii din galaxia noastră. Descoperirea ar putea ajuta la înțelegerea razelor cosmice – acele particule ultra-rapide care zboară printre stele și, în general, fac gălăgie prin galaxie.
Razele cosmice sunt în mare parte protoni, cu un strop de electroni. Unele dintre ele au o putere mai mare decât orice pot gestiona acceleratoarele noastre minuscule construite de oameni. Marele Collider de Hadroni de la granița elvețiano-franceză poate aduce protonii aproape de viteza luminii, dar se pare că acceleratoarele naturii ne depășesc.
O echipă internațională condusă de Universitatea Hiroshima a confirmat acceleratorul galactic combinând observații de la trei observatoare majore de pe Pământ și din spațiu. Rezultatele au fost publicate în The Astrophysical Journal pe 16 iulie 2026.
„Această energie imensă face razele cosmice importante în astronomie și astrofizică”, a declarat Tsunefumi Mizuno, profesor asociat la Centrul de Știință Astrofizică Hiroshima al Universității Hiroshima și primul autor și autor corespondent al studiului.
Energiile razelor cosmice sunt măsurate în electron-volți – energia pe care o câștigă un electron când potențialul său electric crește cu un volt. Razele cosmice galactice de top pot atinge și depăși un cvadrilion (10^15) de electron-volți, sau un peta electron volt (PeV). Găsirea unui accelerator de protoni de raze cosmice peste acest nivel PeV – un proton PeVatron – este unul dintre cele mai fierbinți subiecte din astrofizica modernă. Și au găsit unul: un obiect cunoscut anterior ca LHAASO J1912+1014u.
Un proton PeVatron este un accelerator cosmic natural care împinge protonii peste pragul PeV. Depistarea acestor obiecte este dificilă deoarece oamenii de știință trebuie să separe semnalele protonilor de cele ale electronilor hiper-energetici.
Experimentul Tibet AS gamma (un efort comun Japonia-China din 1990) și Observatorul Chinez pentru Cascade de Aer de Mare Altitudine (LHAASO) au detectat zeci de surse de raze gamma peste 0,1 PeV. Una dintre ele a fost LHAASO J1912+1014u. Razele gamma sunt cea mai energetică formă de radiație electromagnetică, produsă adesea când particulele de raze cosmice se ciocnesc cu mediul înconjurător, iar energiile lor sunt de obicei aproximativ o zecime din razele cosmice care le-au creat. Deci sursele care produc raze gamma sub pragul PeV sunt candidate principale pentru PeVatron. Cercetările anterioare sugerau că LHAASO J1912+1014u ar putea fi o nebuloasă de vânt de pulsar sau alte resturi de la explozia unei stele masive.
„Totuși, datele de la experimentele Tibet AS gamma și LHAASO singure nu pot identifica clar protonii PeVatron, deoarece electronii de raze cosmice PeV pot produce și ei raze gamma de energie mai mică”, a spus Mizuno. Rezoluția limitată a imaginii însemna că cercetătorii nu puteau spune dacă protonii sau electronii erau în spatele razelor gamma.
Intră cavaleria: Telescopul Spațial cu Mare Suprafață Fermi (Fermi-LAT, o misiune condusă de NASA cu ajutorul Universității Hiroshima), studiul FOREST al planului galactic cu telescopul Nobeyama de 45 m (FUGIN, condus de Japonia) și Observatorul de raze X Chandra al NASA. LHAASO J1912+1014u a fost descoperit în 2024 în constelația Vulturul, lângă Altair, una dintre stelele celebre ale Triunghiului de Vară. Inițial a fost etichetat ca rest de supernovă, dar această idee a devenit șubredă după ce au apărut emisii peste 100 TeV.
„Cu date de la mai multe experimente, am studiat LHAASO J1912+1014u în detaliu”, a spus Mizuno. Observatoarele au acoperit o gamă largă a spectrului electromagnetic, de la radio la raze gamma, permițând echipei să construiască un model multi-wavelength detaliat.
Fermi-LAT a măsurat raze gamma în apropierea unui giga-electron-volt (GeV, un miliard de electron-volți). Chandra a furnizat observații de raze X la energii mai mici, iar FUGIN a furnizat date radio la energii și mai mici. Combinate cu observațiile tera-electron-volt (TeV) de la LHAASO și altele, imaginea a indicat puternic că LHAASO J1912+1014u este un proton PeVatron – și a eliminat alte explicații.
Trei descoperiri cheie au confirmat acest lucru. În primul rând, semnalul de raze gamma se extindea lin de la peste 100 de trilioane de electron-volți în jos