Astrónomos detectan el rayo cósmico más poderoso en décadas

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Astrónomos detectan el rayo cósmico más poderoso en décadas

El rayo cósmico detectado tenía una energía estimada de 244 EeV, comparable al rayo cósmico más energético jamás observado. / Universidad Metropolitana de Osaka/L-INSIGHT, Universidad de Kioto/Ryuunosuke Takeshige

Astrónomos de la colaboración Telescope Array han identificado una partícula de rayos cósmicos de energía ultra alta, registrando un hito en décadas con una intensidad de 244 exaelectronvoltios. Este descubrimiento, divulgado en Science, profundiza el misterio acerca del origen de tales partículas.

Los rayos cósmicos de energía ultra alta son de origen extragaláctico y tienen energías que superan el exaelectronvoltio. Esta cifra empequeñece las capacidades de los aceleradores de partículas más poderosos de la Tierra en un millón de veces. 

La génesis de estas partículas sigue siendo objeto de debate. Algunas teorías van desde chorros de agujeros negros y explosiones de rayos gamma hasta procesos más allá del modelo estándar de física de partículas.

 

Detección y obstáculos 

El viaje de estas partículas de rayos cósmicos hasta la Tierra es complejo. Al estar cargados, están influenciados por campos magnéticos galácticos y extragalácticos, que desvían su trayectoria y oscurecen sus orígenes. Esto representa un obstáculo importante para identificar su fuente.

El límite de Greisen-Zatsepin-Kuzmin, un tope teórico para la energía de los rayos cósmicos debido a su interacción con la radiación cósmica de fondo de microondas, indica que las fuentes de las partículas detectadas en la Tierra deberían encontrarse entre 50 y 100 megaparsecs. Sin embargo, la partícula detectada desafía esta comprensión.

La detección de partículas de alta energía es un evento poco común, que ocurre menos de una vez por siglo por kilómetro cuadrado. Esta rareza demanda vastos conjuntos de detección, como el Telescope Array Observatory en Utah, que se extiende por 700 kilómetros cuadrados.

Los 507 detectores del observatorio permiten analizar las características de las partículas, incluyendo energía, masa y dirección de llegada, a través del estudio de las lluvias de aire generadas por los rayos cósmicos que interactúan con la atmósfera terrestre.

 

Amaterasu

La partícula, denominada «Amaterasu» en honor a la diosa japonesa del sol, fue detectada el 27 de mayo de 2021. Con una energía estimada de 244 ± 29 exaelectronvoltios, destaca no solo por su intensidad, sino también por su enigmático origen.

La dirección desde la cual llegó, corresponde a un vacío local en la estructura a gran escala del Universo, una región desprovista de objetos astronómicos conocidos capaces de producir rayos cósmicos de alta energía.

Este hecho desconcertante lleva a los científicos a especular sobre su origen. ¿Podría haber sido desviado significativamente por un campo magnético cercano? ¿O sugiere la existencia de una fuente cercana, aún no identificada, en el Universo Local?

 

Región origen Amaterasu
Dirección de llegada del evento del 27 de mayo de 2021 (círculo negro) y posibles fuentes de rayos cósmicos. Los círculos de colores indican las direcciones de llegada calculadas para los dos modelos del campo magnético de la Vía Láctea. Para cada modelo, diferentes símbolos representan las direcciones calculadas para las cuatro posibles especies de partículas primarias: protón (rojo) o núcleo de carbono (púrpura), silicio (verde) o hierro (azul). Colaboración con Telescope Array et al. / Science, 2023

 

El descubrimiento marca el cuarto evento de detección de energía más alta, sucediendo a detecciones anteriores en 1991, 1993 y 2001, con energías de 320, 213 y 280 exaelectronvoltios, respectivamente.

La alta energía y el misterioso origen de la partícula Amaterasu presentan un enigma fascinante para los investigadores, desafiando teorías existentes e invitando a una exploración más profunda de los desconocidos fenómenos cósmicos.  

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