Detectan un "punto caliente" de rayos cósmicos de alta energía

MADRID, 8 Jul. (EUROPA PRESS) -

   Un observatorio dirigido por la Universidad de Utah ha encontrado un "punto caliente" bajo la Osa Mayor que emite un número desproporcionado de rayos cósmicos de ultra alta energía. El descubrimiento lleva a la física un paso más hacia la identificación de las misteriosas fuentes de las partículas más energéticas del universo.

   "Esto nos acerca a descubrir las fuentes", dice el físico de la Universidad de Utah Gordon Thomson, portavoz y coinvestigador principal del telescopio de rayos cósmicos de 25 millones de dólares (18 millones de euros) en el observatorio al oeste de Delta, en Utah. Se trata del mayor detector de rayos cósmicos en el Hemisferio Norte.

   "Lo que se ve es una mancha en el cielo y en el interior de esta mancha hay todo tipo de cosas, diversos tipos de objetos, que podrían ser la fuente" de los poderosos rayos cósmicos, añade. "Ahora sabemos dónde buscar", celebra el autor de este estudio, que ha sido aceptado para su publicación en 'Astrophysical Journal Letters'.

   Thomson dice que muchos astrofísicos sospechan que los rayos cósmicos de ultra alta energía son generados por los núcleos galácticos activos (AGN, por sus siglas en inglés), en los que el material es aspirado dentro de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia, mientras que otros materiales se lanzan lejos en un chorro en forma de viga conocido como blazar.

   Otra posibilidad popular es que los rayos cósmicos de más alta energía provienen de algunas supernovas (explosiones de estrellas) que emiten rayos gamma de las explosiones. Por su parte, los rayos cósmicos de baja energía provienen del sol, otras estrellas y estrellas en explosión, pero la fuente o fuentes de los rayos cósmicos más energéticos ha sido un misterio durante décadas.

   Los rayos cósmicos, descubiertos en 1912, son en realidad partículas, no rayos, o protones (núcleos de hidrógeno al descubierto) o centros o núcleos de elementos más pesados como el carbono, el oxígeno, el nitrógeno o el hierro. Thomson y muchos físicos creen que los rayos cósmicos de ultra alta energía son sólo protones, aunque algunos sospechan que incluyen helio y núcleos de nitrógeno.

   Además de los núcleos galácticos activos y emisores de rayos gamma, las posibles fuentes incluyen ruidos de radio de las galaxias, ondas de choque de galaxias en colisión e, incluso, algunas exóticas fuentes hipotéticas como la decadencia de las llamadas "cuerdas cósmicas" o de partículas masivas fruto del Big Bang que formó el Universo hace 13.800 millones años.

   Los rayos cósmicos de ultra alta energía se consideran los mayores de alrededor de mil millones de mil millones de electronvoltios. Si un rayo cósmico de ultra alta energía pudiera penetrar la atmósfera y golpear a alguien en la cabeza, una sola partícula subatómica se sentiría como una pelota de béisbol lanzada a gran velocidad en el cráneo.

   Los rayos cósmicos de ultra alta energía provienen de más allá de nuestra galaxia, la Vía Láctea, que está a unos 100.000 años luz, pero el 90 por ciento de ellos proviene de hace unos 300 millones de años luz porque los poderosos rayos cósmicos de mayor distancia se debilitan en gran medida por la interacción con la radiación cósmica de fondo, el resplandor tenue de la gran explosión (Big Bang), dice Charlie Jui, profesor de Física y Astronomía de la Universidad de Utah.

   La radiación cósmica más potente o de mayor energía jamás medida fue detectada en 1991 por el observatorio de la Universidad de Utah por un telescopio del Ejército de Estados Unidos precursor al usado en esta investigación. Esa partícula de rayo cósmico llevó energía de 300.000 millones de mil millones de electronvoltios.

   El telescopio usado en esta investigación utiliza dos métodos para detectar y medir los rayos cósmicos. En tres lugares repartidos por todo el desierto, juegos de espejos llamados detectores de fluorescencia enfocan al cielo en busca de destellos azules tenues que se crean cuando los rayos cósmicos entrantes golpean las moléculas de gas de nitrógeno en la atmósfera.

   Esas colisiones crean una cascada de colisiones con otros gases de la atmósfera, dando lugar a "chubascos aéreos" de partículas detectadas por 523 detectores de centelleo o de fluorescencia espaciados a lo largo de más de 300 kilómetros cuadrados de desierto.

   En el nuevo estudio, se usaron 507 de esos detectores de centelleo para el estudio de los rayos cósmicos de energía ultra alta, detalla John Matthews, profesor de investigación de Física y Astronomía de la Universidad de Utah. Estos detectores de fluorescencia ayudaron a determinar la energía y la química de las partículas de los rayos cósmicos.

   Este análisis evaluó los rayos cósmicos de ultra alta energía por encima de 57 mil millones de mil millones de electronvoltios. Estos muy poderosos rayos cósmicos fueron registrados entre el 11 de mayo de 2008 y el 4 de mayo de 2013, cinco años durante los que se detectaron, se confirmaron y se analizaron por su energía y fuente de dirección sólo 72 de estos rayos cósmicos.

   Pero 19 de esos rayos cósmicos se localizaron procedentes de la dirección del punto caliente, en comparación con sólo 4,5 que se hubieran esperado si los rayos cósmicos llegaran al azar de todas las partes del cielo, dice Jui. El punto de acceso es un círculo de 40 grados de diámetro que representa el 6 por ciento del cielo norte.

   "Tenemos una cuarta parte de los acontecimientos en ese círculo en lugar del 6 por ciento", señala Jui. Thomson añade que el punto caliente se centra en la esquina suroeste de la constelación de la Osa Mayor, que incluye la disposición de estrellas conocidas como la Osa Mayor.

   A pesar de que no es visible a través de telescopios regulares, la zona interactiva del punto de acceso está en ascensión recta de 146,6 grados y declinación de 43,2 grados. El punto de acceso está cerca del "plano súper-galáctico", el más aplanado supercúmulo de galaxias de Virgo. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, se encuentra en las afueras del supercúmulo.

   Las probabilidades de que el punto de acceso sea una casualidad estadística son sólo 1,4 de cada 10.000, calcularon los investigadores. Observaciones realizadas por el observatorio de rayos cósmicos Pierre Auger en Argentina proporcionan evidencia de un débil punto caliente en el Hemisferio Sur. Si se prueba que esto es real, Thomson considera que los rayos cósmicos en los puntos de acceso norte y sur deben provenir de diferentes fuentes.