Un nuevo estudio informa sobre los rayos cósmicos más potentes jamás detectados. Dado que los rayos pierden energía a medida que viajan por el espacio, su detección a altas energías significa que probablemente proceden de fuentes relativamente cercanas a la Tierra.
Cuando los potentes rayos cósmicos golpean las moléculas de gas de la atmósfera terrestre, crean una cascada de partículas energéticas que se detectan en el suelo. Rastreando estas partículas hasta su fuente, los investigadores pueden estimar la potencia del rayo cósmico original.
Los rayos, formados por electrones y sus equivalentes en antimateria, los positrones, se han observado con energías de hasta 40 teraelectronvoltios (TeV), es decir, 40.000 veces la energía de la luz visible.
Detectados por el observatorio HESS (High Energy Stereoscopic System) de Namibia, los rayos pierden energía a medida que viajan por el espacio debido a sus interacciones con la luz y los campos magnéticos. Esto significa que, para que se detecten rayos de esta energía, sus fuentes deben estar relativamente cerca. Sin embargo, aún se desconoce qué los produce exactamente. Los investigadores publicaron sus hallazgos el 25 de noviembre en la revista Physical Review Letters.
«Se trata de un resultado importante, ya que podemos concluir que los CRe [electrones de rayos cósmicos] medidos proceden con toda probabilidad de muy pocas fuentes cercanas a nuestro propio sistema solar, hasta un máximo de unos 1.000 años luz, una distancia muy pequeña en comparación con el tamaño de nuestra Galaxia», declaró en un comunicado la autora corresponsal, Kathrin Egberts, jefa de física experimental de astropartículas de la Universidad de Potsdam (Alemania). (A modo de comparación, la Vía Láctea tiene unos 100.000 años luz de diámetro).
Los rayos cósmicos son partículas de alta energía producidas por el Sol; explosiones estelares llamadas supernovas; estrellas de neutrones que giran rápidamente llamadas púlsares; y otras fuentes desconocidas. Cuando los rayos chocan contra la atmósfera superior de la Tierra, se descomponen en lluvias de partículas detectables en la superficie terrestre. Pero reconstruir los rayos que produjeron estas lluvias de partículas es una tarea ardua e incierta.
© MPIK/H.E.S.S. CollaborationIlustración artística de un rayo cósmico entrando en la atmósfera por encima del H.E.S.S.
Durante una década, los telescopios escanearon la atmósfera superior en busca de débiles señales de radiación Cherenkov dejadas en la estela de los rayos que se desplazan a gran velocidad. Al igual que un avión que viaja más rápido que la velocidad del sonido crea un estampido sónico, una partícula que se desplaza más rápido que la luz a través de un medio que frena la luz crea un tenue resplandor azul a su alrededor.
Buscando este resplandor y utilizando sofisticados algoritmos para eliminar el ruido, los científicos crearon un espectro de energía de los rayos que golpean la Tierra con un detalle sin precedentes.
Las cantidades de estos rayos disminuyeron drásticamente en las escalas de energía más altas, lo que significa que será difícil para los detectores espaciales más pequeños encontrarlos en número suficiente. Sin embargo, la presencia de partículas especialmente energéticas dio a los científicos una clara indicación de que al menos algunas de las fuentes de los rayos están cerca de nuestro planeta.
El autor corresponsal Mathieu de Naurois, investigador del Centro Nacional de Investigación Científica de París, afirma en el comunicado que «los bajísimos flujos a mayores TeV limitan las posibilidades de las misiones espaciales de competir con esta medición». «Por lo tanto, nuestra medición no sólo proporciona datos en un rango de energía crucial y hasta ahora inexplorado, lo que afecta a nuestra comprensión de la vecindad local, sino que también es probable que siga siendo un punto de referencia para los próximos años».
Comentario: Aunque la ciencia convencional sólo ha establecido una tenue conexión, los rayos cósmicos tienen un profundo efecto en el clima de la Tierra