Un jet d'eau sortant d'un tuyau d'arrosage et frappant un mur s'étale sur les côtés. De la même manière se comportent les jets astrophysiques — d'étroits flux de plasma éjectés des environs des trous noirs ou des jeunes étoiles. Lorsque ce flux rencontre la résistance du gaz environnant, une onde de choc se forme à l'intérieur, semblable à une onde stationnaire dans une rivière rapide. Sur cette onde, les particules chargées, comme des balles de ping-pong, rebondissent de multiples fois et gagnent de l'énergie.
Les scientifiques ont construit un modèle qui montre où exactement dans le jet se forme une telle onde de choc et à quel point elle accélère les particules. Le modèle a été appliqué à trois types d'objets : les galaxies de Seyfert (noyaux actifs de luminosité modérée), les microquasars (systèmes binaires avec un trou noir de masse stellaire) et les jets protostellaires (jets issus d'étoiles en formation). Il s'avère que dans les galaxies de Seyfert, les protons peuvent être accélérés à des énergies de milliards de téraélectronvolts — c'est des millions de fois plus que dans le Grand collisionneur de hadrons.
Ces résultats aident à comprendre d'où viennent les particules les plus énergétiques de l'Univers. Peut-être que ces ondes de choc dans les jets sont responsables des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie que les observatoires au sol détectent. Elles pourraient aussi expliquer le mystérieux rayonnement gamma de certaines galaxies.
L'énergie d'un proton accéléré dans un jet de galaxie de Seyfert est comparable à l'énergie d'une balle de tennis en vol — mais concentrée dans une seule particule subatomique.