Supernovor som kosmiska partikelkolliderare
Forskare har länge misstänkt att supernovor – de våldsamma explosionerna som markerar slutet på massiva stjärnors liv – kan vara källan till de mest energirika kosmiska strålarna i universum. Dessa strålar, främst bestående av protoner och ibland tyngre atomkärnor, har energier som vida överstiger vad mänskliga partikelacceleratorer som Large Hadron Collider (LHC) kan åstadkomma.
Nya insikter från forskning
En nyligen accepterad studie i tidskriften Astronomy & Astrophysics presenterar en mekanism där vissa supernovor kan fungera som så kallade ”PeVatrons” – naturliga acceleratorer som genererar kosmiska strålar med energier upp till en petaelektronvolt (PeV), vilket är tusen gånger mer än LHC:s kapacitet.
Förutsättningar för PeVatron-bildning
För att en supernova ska kunna fungera som en PeVatron krävs specifika förhållanden:
- Massförlust före explosionen: Stjärnan måste förlora minst två solmassor av material strax innan den exploderar.
- Kompakt omgivande material: Det utkastade materialet måste förbli tätt och nära stjärnan.
- Starka magnetfält: När supernovachocken träffar detta täta material, genereras extremt starka magnetfält.
- Snabb acceleration: Dessa magnetfält kan accelerera partiklar till PeV-energier inom några månader efter explosionen.
Utmaningar med observation
Den korta tidsramen för denna acceleration – endast några månader – gör det svårt att direkt observera aktiva PeVatrons. Dessutom är supernovor som uppfyller dessa specifika kriterier sällsynta, vilket förklarar varför direkta observationer av sådana händelser är ovanliga.
Implicationer för kosmisk strålningsforskning
Denna forskning stödjer teorin att supernovor kan vara källan till de mest energirika kosmiska strålarna och förklarar varför tidigare observationer inte har identifierat sådana källor. Det ger också insikt i de specifika förhållanden som krävs för att dessa naturliga acceleratorer ska bildas.
Sammanfattning
Nya forskningsresultat tyder på att vissa supernovor, under specifika förhållanden, kan fungera som de mest kraftfulla partikelacceleratorerna i universum. Genom att förlora stora mängder massa före explosionen och ha ett tätt omgivande material, kan dessa stjärnor generera kosmiska strålar med energier upp till en petaelektronvolt. Denna upptäckt förklarar tidigare observationers begränsningar och öppnar nya vägar för att förstå ursprunget till högenergetiska kosmiska strålar.
Källor
- Paul Sutter, ”Scientists may have discovered the most powerful particle collider in the universe”, Live Science, 25 maj 2025. Länk till artikeln
Taggar
- Rymden: Artikeln handlar om astronomiska fenomen och supernovor.
- Fysik: Diskuterar partikelacceleration och kosmiska strålar.
Extra taggar
- Astrofysik: Fokuserar på fysikaliska processer i astronomiska objekt.
- Kosmisk strålning: Behandlar ursprunget och egenskaperna hos kosmiska strålar.
