Conozca “Amaterasu”: los astrónomos detectan el rayo cósmico de mayor energía desde 1991

Los astrónomos involucrados en el experimento Telescope Array en el desierto occidental de Utah han detectado un rayo cósmico de energía ultra alta (UHECR) con un enorme nivel de energía de 244 EeV, según un nuevo artículo publicado en la revista Science. Es el rayo cósmico más energético detectado desde 1991, cuando los astrónomos detectaron la partícula llamada «Dios mío», con energías aún más impresionantes de 320 EeV. Los astrónomos han denominado a este último evento la partícula «Amaterasu», en honor a la Se dice que la diosa sintoísta del sol creó Japón. Incluso se podría llamarla la partícula «Oh-Mi-Diosa».

Los rayos cósmicos son partículas subatómicas de alta energía que viajan por el espacio a una velocidad cercana a la de la luz. Técnicamente, un rayo cósmico es simplemente un núcleo atómico formado por un protón o un grupo de protones y neutrones. La mayoría se originan en el Sol, pero otros provienen de objetos fuera de nuestro sistema solar. Cuando estos rayos inciden en la atmósfera terrestre, se fragmentan en lluvias de otras partículas (tanto con carga positiva como negativa).

Fueron descubiertos por primera vez en 1912 por el físico austriaco Victor Hess mediante una serie de ascensos en un globo de hidrógeno para medir la radiación en la atmósfera con un electroscopio. Descubrió que la tasa de ionización era tres veces mayor que la tasa al nivel del mar, refutando así una teoría contraria de que esta radiación provenía de las rocas de la Tierra. Si alguna vez has visto una cámara de niebla en un museo de ciencias, las huellas de los rayos cósmicos parecen pequeñas líneas blancas tenues, similares a las diminutas estelas de un avión.

Los rayos cósmicos vienen en una amplia gama de energías, siendo las menos energéticas las más comunes. Esos fueron los rayos cósmicos que detectó Hess y son los que con mayor probabilidad aparecerán en la cámara de niebla de un museo. Existe un límite teórico, propuesto en 1965, a la energía que debería tener un rayo cósmico: no más de 50 EeV provenientes de más de 300 millones de años luz de la Tierra. Esto se debe a la radiación cósmica de fondo de microondas, el resplandor del Big Bang que impregna el universo, descubierto en 1964. Cualquier rayo cósmico que viaje más lejos sería destruido mediante interacciones con el CMB antes de llegar a los detectores de la Tierra. Se conoce como límite de GZK en honor a los científicos que lo propusieron (Kenneth Greisin, Georgiy Zatsepin y Vadim Kuzmin).

El descubrimiento en 1991 de la partícula «Oh-My-God» desafió esa teoría predominante, golpeando la atmósfera de la Tierra a una velocidad muy cercana a la de la luz y aparentemente viajando desde la dirección de la constelación de Perseo en el hemisferio norte. Llevaba la energía equivalente a una bola de boliche lanzada desde la altura del hombro, compactada en una partícula subatómica. Los astrónomos no han visto algo igual desde entonces, aunque han detectado docenas de eventos que califican como UHECR durante las décadas siguientes.

Pero, ¿cuál podría ser la fuente de tales UHECR, capaces de acelerar partículas subatómicas a velocidades tan impresionantes? Ni siquiera una supernova podría hacer esto. Una posible fuente es una onda de choque en expansión proveniente de una explosión a escala cósmica (por ejemplo, un agujero negro que destroza una estrella y produce un chorro masivo de plasma) en el que las partículas atraviesan campos magnéticos una y otra vez y recogen energía a medida que viajan por el espacio. . Otro candidato son los núcleos galácticos activos (AGN), que normalmente se encuentran en el centro de las galaxias y se supone que contienen un agujero negro supermasivo. Los AGN producen potentes chorros de plasma sobrecalentado acompañados de ondas de choque.

Otras sugerencias incluyen estallidos de rayos gamma (que surgen de una fuente desconocida) o regiones intensas de formación estelar conocidas como galaxias con estallido estelar. No ayuda que las trayectorias de los UHECR sean desviadas por campos magnéticos en su camino hacia nuestros detectores en la Tierra, lo que dificulta reconstruir la ruta que recorrieron y, por lo tanto, identificar un punto de origen en el cielo. Los astrónomos pensaron que habían identificado un par de puntos calientes intrigantes en 2017, uno en Centauro A y el otro en una galaxia llamada M82 en la constelación de la Osa Mayor. Pero la confianza en el antiguo punto crítico se ha debilitado desde 2019, ya que el número de UHCER detectados allí parece estar disminuyendo.