¿Gran colisionador de hadrones? Un juego de niños comparado con lo que hacen las estrellas moribundas

Los astrónomos están a punto de resolver uno de los mayores enigmas cósmicos: cómo las supernovas se convierten en los aceleradores de partículas más poderosos del universo. Resulta que estas explosiones pueden generar flujos de energía inimaginables, pero solo bajo condiciones especiales: la estrella debe literalmente “desnudarse” antes de morir.

Desde hace casi un siglo, los científicos detectan chorros de partículas de alta energía que llegan desde rincones lejanos del cosmos. Estos rayos cósmicos están formados principalmente por protones y, a veces, por núcleos de elementos pesados. El campo magnético de la Tierra desvía la mayoría de estos flujos, y las capas superiores de la atmósfera absorben el resto, pero algunos logran alcanzar la superficie del planeta. Aproximadamente cada segundo, un rayo cósmico atraviesa directamente tu cuerpo, sin que lo notes.

El rango energético de estas partículas es asombroso. Las más poderosas alcanzan un petaelectronvoltio —es decir, un cuatrillón de electronvoltios—, mil veces más que las colisiones generadas en el Gran Colisionador de Hadrones. El acelerador más grande del planeta parece un juguete al lado de lo que ocurre en las profundidades del cosmos.

Durante décadas, los astrónomos sospechaban que semejante energía debía provenir de la explosión de estrellas masivas. Las supernovas tienen todos los ingredientes necesarios: una detonación colosal que libera cantidades gigantescas de energía, corrientes de partículas elementales y campos magnéticos que las aceleran a velocidades demenciales antes de expulsarlas al espacio interestelar.

Sin embargo, las observaciones de remanentes cercanos como Tycho y Cassiopeia A no confirmaban estas expectativas. Los rayos cósmicos provenientes de estos objetos resultaban considerablemente más débiles de lo que predecía la teoría. Por eso muchos físicos empezaron a dudar de la hipótesis de las supernovas como aceleradores extremos.

Pero un estudio reciente, aceptado para su publicación en Astronomy & Astrophysics, ha rehabilitado la reputación de estas estrellas explosivas. Los científicos demostraron que los remanentes de supernovas sí pueden convertirse en “petavoltrones”, pero solo si se cumplen condiciones estrictas: antes de explotar, la estrella debe perder una enorme cantidad de masa —al menos el equivalente a dos soles. Este fenómeno es bastante común: potentes vientos estelares pueden expulsar las capas exteriores de la estrella mucho antes de su colapso. Es crucial que el material expulsado permanezca denso y compacto, sin dispersarse por el espacio.

Cuando finalmente la supernova explota, la onda de choque colisiona con esa envoltura. Ahí es cuando comienza el verdadero infierno: los procesos físicos alcanzan intensidades inimaginables.

La onda de choque, al atravesar el material expulsado, amplifica los campos magnéticos hasta niveles extremos. Estos atrapan cualquier partícula subatómica que encuentren —escombros en la envoltura— y comienzan a acelerarlos sin piedad. Las micro-partículas rebotan una y otra vez dentro de la onda, como pelotas de ping-pong entre raquetas invisibles.

Con cada rebote, el cuanto adquiere más energía hasta que finalmente escapa del caos para lanzarse a los espacios interestelares a velocidades cercanas a la de la luz.

Sin embargo, esta “pistola cósmica” funciona solo unos pocos meses. La onda de choque se desacelera gradualmente y pierde su potencia destructiva. El sistema sigue generando rayos cósmicos comunes, pero ya no puede superar la barrera del petaelectronvoltio. La ventana para crear partículas ultraenergéticas se cierra para siempre.

Este escenario explica por qué los astrónomos nunca han observado petavoltrones activos en acción. Las supernovas estallan en la Vía Láctea cada pocos años, pero ninguna ha ocurrido lo suficientemente cerca en la era moderna como para que podamos presenciar el momento.

Los resultados del estudio obligan a replantear el papel de las supernovas en la evolución galáctica. Las estrellas moribundas no solo esparcen elementos pesados en su entorno, sino que también generan flujos de radiación ultraenergética capaces de influir en el nacimiento de nuevas estrellas y la formación de sistemas planetarios a distancias enormes del epicentro de la explosión.

A los astrónomos solo les queda esperar pacientemente a la próxima supernova cercana para poder ver, por fin, un petavoltrón en funcionamiento. Tal vez, cuando eso suceda, la humanidad tenga una oportunidad única para descubrir nuevas leyes de la física de altas energías. Pero predecir la fecha... es imposible.