العملية التي تقوم بها الانفجارات النجمية وبقاياها بتسريع الجسيمات إلى طاقات الأشعة الكونية.تسارع الأشعة الكونية هو العملية التي يتم بها رفع الجسيمات المشحونة—معظمها بروتونات وأنوية ذرية—إلى طاقات تفوق بكثير تلك التي يمكن تحقيقها في المسرعات الاصطناعية. تصل هذه الجسيمات إلى الأرض من الفضاء حاملة طاقات تصل إلى 10^20 إلكترون فولت، أي أعلى بملايين المرات مما يمكن أن ينتجه مصادم الهادرونات الكبير. المصادر الرئيسية هي بقايا المستعرات الأعظمية: عندما ينفجر نجم ضخم، يدفع موجة صدمة إلى الوسط البينجمي المحيط، والجسيمات التي ترتد عبر هذه الصدمة تكتسب طاقة مع كل عبور—وهي آلية تعرف بالتسارع الصدمي الانتشارية.
فكرة أن بقايا المستعرات الأعظمية يمكن أن تسرع الأشعة الكونية اقترحها إنريكو فيرمي في عام 1949، وتم تطوير آلية الصدمة الانتشارية المحددة في أواخر السبعينيات من قبل أنتوني بيل وآخرين.
الآلية الأساسية هي التشتت المتكرر بواسطة الاضطراب المغناطيسي. الجسيم الذي يعبر جبهة الصدمة من المنبع إلى المصب ثم يعود يكتسب دفعة طاقة صغيرة في كل مرة، لأن الاضطرابات المغناطيسية تعمل كمرايا متحركة. عبر آلاف العبور، تنمو طاقة الجسيم بشكل أسي. العملية ذاتية التحديد: بمجرد أن يصبح نصف قطر الجيروسكوب للجسيم مقارنًا بحجم البقايا، يهرب. هذا يفسر طيف الطاقة الأسية الملحوظ للأشعة الكونية، الذي يمتد عبر عدة مراتب من الحجم.
فهم تسارع الأشعة الكونية يساعد في تفسير البيانات من مراصد أشعة غاما مثل فيرمي-لات وCTA، التي تكتشف الفوتونات عالية الطاقة الناتجة عندما تتفاعل الجسيمات المتسارعة مع المادة والإشعاع.
الأشعة الكونية الأكثر طاقة، فوق 10^20 إلكترون فولت، سريعة جدًا لدرجة أنها تستغرق حوالي 10 دقائق فقط للسفر من الشمس إلى الأرض، ومع ذلك تظل مصادرها غامضة لأنها تنحرف بواسطة المجالات المغناطيسية.
| ω | متغير | angular frequency — تردد زاوي radian per second |
| k | متغير | wave number — عدد الموجة radian per metre |
| c | متغير | propagation speed — wave speed metre per second |
| | | | مؤثر | returns the magnitude of a real number — absolute value operator |
