© NASA
El Observatorio Chandra de Rayos-X de la NASA detectó un patrón de rayos-X sorprendentemente regular en un conocido remanente de supernova llamado Tycho. Las nuevas observaciones proporcionan la primera prueba directa de que un evento cósmico puede propulsar partículas a energías 100 veces superiores que aquellas logradas por los aceleradores más potentes de la Tierra, dicen los investigadores.
El hallazgo puede también ayudar a los científicos a calcular cómo se producen algunas de estas partículas súper-veloces - que se conocen como rayos cósmicos y bombardean constantemente la Tierra.
"Hemos visto muchas estructuras interesantes en remanentes de supernovas, pero nunca habíamos visto estas bandas antes", dice el líder del estudio Kristoffer Eriksen de la Universidad Rutgers en un comunicado. "Esto nos hace pensar mucho sobre qué sucede en la onda del estallido de esta poderosa explosión".
Observando una estrella que estalló
El remanente de supernova Tycho se sitúa en nuestra galaxia de la Vía Láctea, a aproximadamente 13 000 años luz de la Tierra en la constelación de Cassiopeia.
Toma su nombre del astrónomo danés Tycho Brahe, que informó de la observación de la supernova en 1572. El evento probablemente tuvo lugar cuando una estrella enana blanca aumentó tanto su masa que finalmente estalló en lo que se conoce como supernova de Tipo Ia, dicen los investigadores.
Chandra escrutó el remanente de supernova durante más de 200 horas en 2009. A lo largo de estas largas observaciones, la nave captó algunas extrañas bandas de rayos-X en Tycho.
Estas banas proporcionan apoyo para una teoría sobre cómo las estrellas en explosión aceleran partículas cargadas a energías increíbles, dicen los investigadores.
© NASATycho.
Cuando una estrella explota, crea una onda de choque de movimiento rápido que se extiende a través del espacio. Las partículas cargadas de alta energía - tales como protones y electrones - pueden rebotar hacia delante y atrás en esta onda de choque, ganando energía en cada cruce.
Una teoría predice que, cerca de esta onda de choque de expansión infinita, los campos magnéticos quedan muy entrelazados y los movimientos de las partículas cargadas se hacen extremadamente caóticos. Esto crea una compleja red de rayos-X, con algunos "agujeros" de baja emisión y algunos "muros" con gran cantidad de los mismos.
Los investigadores piensan que las bandas de Tycho son pruebas de que esto es lo que está sucediendo.
Las bandas son probablemente los "muros" de la teoría - regiones donde los campos magnéticos están más entrelazados que en las áreas de alrededor, y donde el movimiento de las partículas es más turbulento. En estas áreas, protones y electrones quedan atrapados y caen en espiral alrededor de las líneas de campo magnético; los electrones emiten grandes cantidades de rayos-X en el proceso, dicen los investigadores.
Sin embargo, el patrón regular y casi periódico de las bandas de rayos-X era inesperado. No estaba predicho por la teoría, dicen los investigadores.
"Fue una gran sorpresa encontrar un conjunto de bandas tan claramente ordenado", dice el coautor Jack Hughes de Rutgers. "No esperábamos que apareciese tanto orden en un caos tan grande". Podría significar que la teoría es incompleta, o que hay algo que no comprendemos".
Los investigadores publicaron sus resultados en el ejemplar del mes pasado de la revista The Astrophysical Journal Letters.
Generando rayos cósmicos veloces
Las bandas también podrían ayudar a comprender cómo algunos de los rayos cósmicos de mayor energía - que son en mayor parte protones - se generan.
El espacio entre las bandas de rayos-X probablemente indica unas energías para los protones de aproximadamente 100 veces las que se alcanzan en el acelerador de partículas más potente de la Tierra, - el Gran Colisionador de Hadrones - t son equivalentes a los rayos cósmicos de mayor energía que se producen en nuestra galaxia, según comentan los investigadores.
Este resultado también apoya la teoría anterior, dado que los remanentes de supernova se han considerado desde hace mucho tiempo como un buen candidato para producir los rayos cómicos más energéticos de la Vía Láctea.
Los protones pueden alcanzar energías de cientos de veces la de los electrones de mayor energía, pero dado que no irradian de manera eficiente rayos-X como los electrones, ha habido una falta de pruebas directas de esta aceleración de rayos cósmicos de protones en los remanentes de supernova, señalan los investigadores.
Los nuevos resultados apoyan la predicción de que los campos magnéticos del espacio interestelar están muy amplificados en los remanentes de supernovas. La diferencia entre las estructuras predichas y observadas, sin embargo, indican que no pueden descartarse otras interpretaciones.
"Estamos emocionados por descubrir estas bandas debido a que podrían permitirnos rastrear directamente, por primera vez, el origen de las partículas más energéticas producidas en nuestra galaxia", dice Eriksen. "Pero aún no estamos cantando victoria".
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