Los rayos cósmicos son partículas que recorren nuestra Galaxia a velocidades enormes. Su energía puede ser millones de veces mayor que la de las partículas en el acelerador terrestre más potente. Pero cuanto mayor es la energía, menos partículas hay: en la gráfica de su número hay un quiebre notable que se llama rodilla. Durante mucho tiempo se pensó que todas las fuentes de rayos cósmicos tenían el mismo límite de energía — como si cada fábrica produjera mercancía solo hasta cierto precio. Pero entonces la rodilla sería un corte abrupto, y en realidad es suave.

El nuevo trabajo propone otra visión. Las fuentes son restos de estrellas que explotaron, y no son iguales: unas son más potentes, otras más débiles. Si cada fuente tiene su propio límite de energía, juntas producen una curvatura suave. Los autores mostraron que la forma de la rodilla depende de cómo están distribuidos esos límites. Por ejemplo, cuando los límites siguen una ley lognormal (muchos medios, pocos muy fuertes y muy débiles), el quiebre resulta suave. Y si hay una cola larga de fuentes muy potentes, después de la rodilla la pendiente de la gráfica casi no cambia.

Para comprobar la idea, los científicos compararon los cálculos con el espectro medido de protones — las partículas más comunes en los rayos cósmicos. Resultó que para explicar los datos se necesita un grupo de fuentes con límites de energía bastante cercanos: una dispersión de solo alrededor de 0,24 en escala logarítmica. Esto es menos de lo que se esperaría de todos los restos de supernovas en la Galaxia. Entonces, la rodilla no la forma toda la multitud heterogénea de fuentes, sino solo una parte relativamente homogénea de ellas: aquellas capaces de acelerar partículas hasta energías de millones de millones de voltios.

Este enfoque elimina la necesidad de un límite universal rígido para todos los restos de supernovas. En lugar de un límite general, hay muchos límites particulares, y su conjunto crea una curvatura suave. Es como una ciudad donde los rascacielos tienen alturas diferentes: el panorama resulta escalonado, pero desde lejos parece una línea suave. Comprender la forma de la rodilla ayuda a precisar qué explosiones estelares contribuyen principalmente a los rayos cósmicos de alta energía.