En una orquesta, cada músico toca su parte, pero en cierto momento todos los instrumentos se detienen en una misma nota. Algo así ocurre con los rayos cósmicos: partículas que llegan a nosotros desde estrellas lejanas. Recientemente, el observatorio LHAASO en China ha notado algo extraño: en la región de energía de unos 4 PeV (como si un mosquito alcanzara la energía de un camión en movimiento), los protones y los núcleos de helio, como si se hubieran puesto de acuerdo, cambian bruscamente su ritmo. Sus flujos se debilitan en la misma "rigidez", una medida de cuánto se resiste una partícula al campo magnético.
Durante mucho tiempo se pensó que los principales "directores" de esta orquesta eran las explosiones de supernovas y los potentes vientos de estrellas masivas individuales. Pero cuando los científicos intentaron reproducir la melodía en una computadora, descubrieron que las partes solistas de las estrellas no encajaban. Cada estrella, como un solista caprichoso, marca su propio ritmo: en ella, los protones y el helio se "quiebran" en notas diferentes. Y lo que se necesita es un unísono. La solución se encontró en el comportamiento colectivo de los cúmulos estelares. Allí donde nacen cientos y miles de estrellas, sus vientos se fusionan en una única corriente poderosa. Este "coro" común mezcla partículas de estrellas de diferentes edades y masas, y al final los protones y el helio obtienen la misma rigidez de ruptura.
Así nació un nuevo modelo, similar a una sinfonía en tres movimientos. En el rango de GeV a TeV (energías que vemos en instrumentos cotidianos), los restos de supernovas son los solistas. En el rango de TeV entran los vientos de estrellas individuales. Y al acercarse a la "rodilla", esa misma ruptura en la región de PeV, la parte principal la llevan los vientos colectivos de los cúmulos. Este modelo no solo explica lo ya observado, sino que también predice lo que vendrá. Por ejemplo, el carbono y el oxígeno (núcleos un poco más pesados que el helio) deberían mostrar un endurecimiento similar del espectro alrededor de 0,5 PeV, igual que el helio. En cambio, el magnesio, un elemento más pesado, no repetirá ese truco en el rango de decenas de TeV.
Para verificar estas predicciones servirán el propio LHAASO y el detector espacial DAMPE. Si los datos coinciden, no tendremos solo una teoría bonita, sino un verdadero mapa de cómo las "orquestas" estelares controlan las partículas más energéticas del universo. Y entonces quedará más claro dónde se esconden esos misteriosos aceleradores, los PeVatrones, que aceleran partículas hasta energías un millón de veces mayores que las capacidades del Gran Colisionador de Hadrones. Mientras tanto, escuchamos esta música de las esferas y aprendemos a distinguir en ella las partes de cada instrumento.
La energía de 4 PeV, a la que se rompe el espectro, es aproximadamente igual a la energía de una pelota de tenis en vuelo, pero comprimida en un solo núcleo atómico.
En la novela de Isaac Asimov «Los propios dioses», los extraterrestres utilizan la diferencia en las leyes físicas para obtener energía, algo parecido a cómo los astrofísicos «capturan» partículas de lejanos cúmulos estelares para entender la estructura de la Galaxia.