Mirem amunt una nit clara i els nostres detectors de radiació electromagnètica, també coneguts com a ulls, ens permeten veure les estrelles i la llum solar reflectida per la superfície dels planetes. La llum visible. Del cel, però, ens arriba radiació electromagnètica de diferents bandes de l'espectre que els nostres ulls no poden detectar. L'atmosfera n'absorbeix una gran part, però no tota ni en totes les bandes de l'espectre. Radiació i més radiació, la gran missatgera de les notícies del Cosmos, l'Hermes dels cels.
Tanmateix, n'hi ha d'altres missatgers que els nostres detectors biològics no poden veure. Tal com vàrem explicar en l'entrada anterior, el nostre planeta és bombardejat de manera contínua per partícules carregades (principalment protons), quasi tan veloces com la llum, que col·lideixen amb els àtoms de l'atmosfera i generen una pluja de partícules resultants d'aquests impactes. Els raigs còsmics.
D'on venen i quin missatge ens porten aquestes partícules alades va ser el motiu de preocupació principal de molts astrofísics al llarg del segle passat. I encara ho és. Un dels primers mecanismes que es va proposar per explicar-ne l'origen i les energies assolides per aquestes partícules va ser les ones de xoc. El científic italià Enrico Fermi va proposar un mecanisme mitjançant el qual les partícules podien guanyar energia en aquest escenari.
Per entendre'l, hem de pensar que en els processos de gran escala com els que ocorren en l'Univers, n'hi ha una doble realitat: per una banda, hi ha allò que ocorre a eixes escales grans, que es pot explicar amb la física dels fluids i els plasmes (fluids magnetitzats); per l'altra, el que passa amb les partícules que conformen el fluid. Com el riu i les molècules d'aigua. L'escala microscòpica depén en gran mesura de la macroscòpica; tanmateix, les escales són tan diferents (partícules, per una banda, i escales majors que la grandària de les estrelles) que l'estudi d'ambdós processos es fa habitualment per separat.
Les ones de xoc es produeixen quan un fluid es propaga més ràpidament que la velocitat del so del medi que travessa. L'energia que transporta aquesta ona s'inverteix en arrossegar i escalfar el medi xocat, que no se l'esperava, aquesta galtada. Les ones de xoc tenen eixa gràcia, que no avisen: com que es propaguen més ràpidament que el so, no hi ha remor ni avís previ. L'impacte n'és l'únic avís.
En aquesta situació tan poc envejable es troba, per exemple, el gas que hi ha entre les estrelles (medi interestel·lar) quan una d'aquestes esclata com supernova, però no només, com veurem en futures entrades. I sí, ja hem revelat un dels possibles orígens dels raigs còsmics.
Segons el model de Fermi, les partícules que han estat víctimes d'una ona de xoc col·lideixen entre elles i també són desviades per les línies del camp magnètic (recordem que el camp magnètic exerceix una força sobre les partícules carregades). Les col·lisions i interaccions amb el camp magnètic poden fer que una partícula creue l'ona de xoc avant i arrere moltes vegades. La clau de la història està en el fet que cada vegada que creu l'ona de xoc, la partícula guanya energia. Així, pot assolir-ne tanta que puga escapar del sistema i viatjar per la galàxia, o per l'espai intergalàctic, a una velocitat propera a la de la llum, gràcies a tota aquesta energia assolida.
A més, la distribució energètica de les partícules que s'espera mitjançant aquest procés coincideix amb una gran part –no tota– de la dels raigs còsmics observats. Vet ací un mecanisme que explica perquè l'Univers va ple de partícules boges, bales perdudes. Algunes acaben en la nostra atmosfera, produint reaccions en cadena i radiació d'alta energia.
Quan torneu a mirar amunt, en una nit clara, recordeu que els vostres detectors de radiació electromagnètica, també coneguts com a ulls, no són capaços de veure tot el que realment n'hi ha al cel. I recordeu que en aquell precís instant, subproductes de col·lisions de raigs còsmics amb l'atmosfera (i també altres partícules que provenen directament d'altres estrelles, o fins i tot altres galàxies) vos travessen el cos. És la remor de l'Univers violent.
