Oamenii de știință au identificat că nucleele atomice ultramasive ar putea explica o parte din razele cosmice cu cele mai mari energii observate vreodată în Univers. Aceste particule extrem de energice ar putea avea ca origine evenimente cosmice violente, precum fuziunea stelelor neutronice sau colapsul stelelor masive.
Razele cosmice cu energie ultra-înaltă sunt particule ce vin din spațiu și ating Pământul cu energii ce depășesc cu mult limitele acceleratoarelor de particule create de om. Un exemplu extrem este „particula Amaterasu”, detectată în Utah în 2021 de experimentul Telescope Array și numită după zeița japoneză a soarelui. Energia sa este comparabilă cu cea a celebrei particule „Oh-My-God”, descoperită în 1991, însă cercetătorii nu au avut până acum claritate asupra identității sau originii sale.
Recent, o cercetare efectuată de fizicienii de la Penn State, publicată în revista *Physical Review Letters*, sugerează că o parte dintre aceste raze cosmice de excepție ar putea fi formate din nuclee atomice mai grele decât fierul. Nucleele atomice, care sunt centre dense ale atomilor compuse din protoni și neutroni, conțin aproape toată masa unui atom. Studiile au arătat că aceste nuclee ultramasive pierd energia mult mai încet decât protonii sau nucleele cu masă medie în timpul călătoriei prin spațiul intergalactic. Această caracteristică le-ar putea permite să călătorească distanțe cosmice enorme și să ajungă pe Pământ păstrându-și energii extrem de mari.
### Un mister de peste 60 de ani în astrofizică
„Razele cosmice cu energie ultra-înaltă pot fi accelerate doar de câteva dintre cele mai puternice surse din Univers”, a afirmat Kohta Murase, profesor de fizică, astronomie și astrofizică la Penn State și coordonator al echipei de cercetare. „Atunci când detectăm particule individuale pe Pământ, cum ar fi particula Amaterasu, putem utiliza energia, direcția de sosire și deviațiile magnetice estimate pentru a deduce posibilele lor surse cosmice.”
Cu toate acestea, particula Amaterasu a părut să provină dintr-un vid cosmic uriaș, o zonă lipsită de orice sursă evidentă capabilă să genereze astfel de raze cosmice, conform SciTechdaily. Originea și mecanismele de accelerare ale acestor raze cosmice rămân unul dintre cele mai mari mistere din domeniu de mai bine de 60 de ani, de când s-a raportat primul astfel de eveniment. Aceste particule dețin energii ce depășesc 100 de exa-electronvolți (sau 100 de cvintilioane de electronvolți). Aceasta le face de aproximativ 10 milioane de ori mai energetice decât particulele accelerate în Large Hadron Collider de la CERN. Particula Amaterasu a atins pragul de aproximativ 240 de exa-electronvolți, având energia cinetică a unei mingi de tenis lovite rapid, dar concentrată într-o singură particulă subatomică.
### Cele mai mari energii observate vreodată în Univers
Pentru a determina ce tip de particule ar putea supraviețui unei astfel de călătorii, cercetătorii au realizat simulări computerizate detaliate. Deși studiul nu confirmă că toate razele cosmice de energie ultra-înaltă sunt nuclee ultramasive, stabilirea că evenimentele de energie extremă au această compoziție ar revoluționa modul în care astronomii identifică sursele lor. Conform studiului, cele mai probabile locuri pentru generarea și accelerarea acestor nuclee ultramasive sunt legate de moartea stelelor masive și de fuziunea stelelor neutronice binare.
Aceste fenomene cosmice violente contribuie, de asemenea, la izbucnirile de raze gamma, care sunt printre cele mai energetice explozii din Univers. Dacă nucleele mai grele decât fierul au un impact semnificativ asupra acestui spectru, datele colectate în viitor ar trebui să arate clar o compoziție.
