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Los restos de supernova resultan capaces de acelerar protones a energías millones de veces superiores a las del Gran Colisionador de Hadrones.
Cada segundo nos atraviesan proyectiles invisibles provenientes de las profundidades del cosmos. Son los rayos cósmicos: núcleos atómicos acelerados a velocidades casi indistinguibles de la velocidad de la luz. Su energía supera en cientos de millones de veces la que pueden alcanzar nuestros aceleradores más potentes. ¿De dónde sale esa fuerza descomunal? Durante mucho tiempo se sospechó de las ondas de choque generadas por las explosiones de supernovas — esos fuegos artificiales gigantescos con los que termina la vida de las estrellas masivas. Pero nunca se había logrado atrapar a un acelerador de este tipo trabajando al límite de sus capacidades.
Ahora el velo se ha levantado. El observatorio chino LHAASO, desplegado en lo alto de las montañas como una gigantesca red para cazar luz, ha registrado una emisión gamma potentísima procedente de dos restos de supernova: G150.3+4.5 y γ-Cygni. Estos objetos ya no son jóvenes: tienen decenas de miles de años y su onda de choque se ha desacelerado. Pero justo ahora, como si exhalaran la potencia acumulada, disparan partículas con energías de hasta varios petaelectronvoltios. Esto es mil veces más de lo que puede producir el Gran Colisionador de Hadrones. Los rayos gamma que ve LHAASO no son el resplandor directo de las partículas aceleradas, sino el eco de sus colisiones con nubes de gas interestelar — hidrógeno y polvo.
Un petaelectronvoltio (PeV) es la energía de un mosquito en vuelo comprimida en un solo núcleo atómico. Un protón así lleva tanta cantidad de movimiento como una pelota de tenis lanzada por un profesional.
La prueba clave es la forma del resplandor. El telescopio ve dos, y en algunos lugares tres, componentes nítidos: uno, más difuso, brilla a energías moderadas; otro, compacto, a las más altas. Y esa fuente compacta coincide con la posición de densas nubes moleculares. Además, dentro de los propios restos no hay púlsares potentes (estrellas de neutrones en rotación con viento) que pudieran falsear el panorama. Esto significa que son protones, acelerados por la onda de choque de la supernova, los que chocan contra las nubes. Es la primera indicación directa de que los restos de supernova viejos todavía pueden funcionar como aceleradores a energías de petaelectronvoltios, iluminando las nebulosas circundantes como un reflector.
Sorprendentemente, el pico de aceleración no ocurre en el momento de la explosión, sino al final de la fase de expansión libre — cuando la envoltura de la estrella, al expandirse, empuja el gas interestelar como una topadora y crea las condiciones ideales para que las partículas surfeen la onda de choque.
El resto de supernova G150.3+4.5 es tan grande en el cielo que ocupa un área 50 veces mayor que la Luna llena, pero solo puede verse en rayos gamma.
En la novela «Fundación» de Isaac Asimov, los rayos cósmicos se utilizan como fuente de energía para una civilización galáctica — nadie sabía entonces que sus fuentes reales podían estar tan cerca.
