Forskare har äntligen fastställt en källa i Vintergatan som slungar protoner till några av de mest häpnadsväckande energierna i vår galax. Upptäckten kan hjälpa oss att förstå kosmisk strålning – de där hyper-snabba partiklarna som susar mellan stjärnorna och allmänt ställer till med oreda i hela galaxen.

Kosmisk strålning består mestadels av protoner, med en skvätt elektroner. En del av dem har mer kraft än något våra ynkliga människobyggda acceleratorer kan åstadkomma. Large Hadron Collider vid den schweizisk-franska gränsen kan få protoner nära ljusets hastighet, men naturens egna acceleratorer har tydligen slagit oss.

Ett internationellt team lett av Hiroshima University bekräftade den galaktiska acceleratorn genom att kombinera observationer från tre stora observatorier på jorden och i rymden. Resultaten publicerades i The Astrophysical Journal den 16 juli 2026.

”Denna enorma energi gör kosmisk strålning viktig inom astronomi och astrofysik”, säger Tsunefumi Mizuno, docent vid Hiroshima Universitys Hiroshima Astrophysical Science Center och studiens första och korresponderande författare.

Kosmisk strålnings energi mäts i elektronvolt – den energi en elektron får när dess elektriska potential ökar med en volt. De främsta galaktiska kosmiska strålarna kan nå och överstiga en kvadriljon (10^15) elektronvolt, eller en peta-elektronvolt (PeV). Att hitta en protonaccelerator för kosmisk strålning över PeV-nivån – en proton-PeVatron – är en av de hetaste frågorna inom modern astrofysik. Och de hittade en: ett objekt som tidigare var känt som LHAASO J1912+1014u.

En proton-PeVatron är en naturlig kosmisk accelerator som pressar protoner över PeV-tröskeln. Att upptäcka dessa är knepigt eftersom forskare måste skilja protonsignaler från signaler från hyperenergetiska elektroner.

Tibet AS gamma-experimentet (ett japansk-kinesiskt samarbete sedan 1990) och Kinas Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) hade upptäckt dussintals gammastrålningskällor över 0,1 PeV. En av dem var LHAASO J1912+1014u. Gammastrålar är den mest energirika formen av elektromagnetisk strålning, ofta producerad när kosmiska strålpartiklar kolliderar med sin omgivning, och deras energier är vanligtvis ungefär en tiondel av de kosmiska strålar som skapade dem. Så källor som producerar gammastrålar under PeV-området är främsta kandidater till PeVatroner. Tidigare forskning antydde att LHAASO J1912+1014u kunde vara en pulsarvindnebulosa eller annat skräp från en massiv stjärnas explosion.

”Men data från Tibet AS gamma- och LHAASO-experimenten ensamma kan inte tydligt identifiera proton-PeVatroner eftersom PeV-kosmiska strålningselektroner också kan producera de lägre energiernas gammastrålar”, sa Mizuno. Den begränsade bildupplösningen innebar att forskarna inte kunde avgöra om protoner eller elektroner låg bakom gammastrålarna.

In kom kavalleriet: Fermi Large Area Telescope (Fermi-LAT, ett NASAlett uppdrag med hjälp av Hiroshima University), FOREST Unbiased Galactic plane Imaging survey med Nobeyama 45-m-teleskopet (FUGIN, lett av Japan) och NASA:s Chandra X-ray Observatory. LHAASO J1912+1014u upptäcktes 2024 i stjärnbilden Örnen nära Altair, en av sommartiangelns berömda stjärnor. Det klassades initialt som en supernovarest, men den idén blev skakig efter att utsläpp över 100 TeV dök upp.

”Med data från flera experiment har vi studerat LHAASO J1912+1014u i detalj”, sa Mizuno. Observatorierna täckte ett brett spektrum av elektromagnetisk strålning, från radio till gammastrålar, vilket gjorde att teamet kunde bygga en detaljerad multivåglängdsmodell.

Fermi-LAT mätte gammastrålar nära en giga-elektronvolt (GeV, en miljard elektronvolt). Chandra levererade röntgenobservationer vid lägre energier, och FUGIN gav radiodata vid ännu lägre energier. Kombinerat med tera-elektronvolt (TeV) observationer från LHAASO och andra pekade bilden starkt på att LHAASO J1912+1014u är en proton-PeVatron – och eliminerade andra förklaringar.

Tre viktiga fynd avgjorde saken. För det första sträckte sig gammastrålningssignalen smidigt från över 100 biljoner elektronvolt ner till lägre energier, vilket matchade protoninducerade modeller. För det andra visade röntgen- och radiodata ingen motsvarande emission från elektroner, vilket uteslöt elektron-PeVatron. För det tredje överensstämde den rumsliga fördelningen av gammastrålarna med en protonkälla, inte en elektronkälla.

”Detta är första gången en proton-PeVatron har bekräftats i Vintergatan”, sa Mizuno. ”Det visar att naturens partikelacceleratorer är kraftfullare än våra, och det hjälper oss att förstå ursprunget till kosmisk strålning.”

Upptäckten har också implikationer för att förstå supernovarester och andra extrema miljöer i galaxen. Forskarna hoppas nu att hitta fler proton-PeVatroner och kartlägga deras roll i galaxens energibalans.

”Vi har bara skrapat på ytan”, sa Mizuno. ”Med kommande observatorier som CTA kommer vi att kunna upptäcka många fler och kanske lösa gåtan om kosmisk strålning helt.”