Desde que en los años sesenta se comprobó la existencia de rayos cósmicos extremadamente energéticos se ha especulado mucho sobre si estas partículas proceden tanto de nuestra propia galaxia como de lugares mucho más lejanos. Ahora, el grupo de más de 400 científicos de 18 países que conforman la colaboración del Observatorio Pierre Auger revela por primera vez que los rayos cósmicos de muy alta energía que llegan a la Tierra se originan fuera de la Vía Láctea, según publican en Science.
Tras 12 años de recogida de datos, el origen extragaláctico de este tipo de rayos ha sido posible gracias a la detección de partículas con una energía media de 2 julios en el Observatorio Pierre Auger, localizado en Argentina, y detectar una asimetría en su distribución: la cantidad que llegan en una dirección, alejada 120 grados del centro de nuestra galaxia, es un 6% mayor que en la dirección opuesta.
Karl-Heinz-Kampert, profesor de la Universidad de Wuppertal (Alemania) y portavoz de la Colaboración Auger, destaca la importancia del hallazgo: “Ahora estamos considerablemente más cerca de resolver el misterio de dónde y cómo se crean estas partículas de energías extraordinarias, una pregunta de enorme interés para la astrofísica. Nuestras observaciones representan una evidencia contundente de que los lugares en los que se aceleran están más allá de la Vía Láctea”.
“Ha habido otras evidencias, pero yo diría que este artículo realmente confirma que la mayoría de las partículas de rayos cósmicos de mayor energía no vienen de nuestra galaxia”, subraya Gregory Snow, profesor de física de la Universidad de Nebraska-Lincoln y participante en el proyecto.
Por su parte, ell profesor Alan Watson de la Universidad de Leeds (Reino Unido), portavoz emérito, considera que este resultado “es uno de los más emocionantes que hemos obtenido, y responde a una de las preguntas clave que se pretendía responder cuando fue concebido el observatorio por Jim Cronin y por mí mismo hace más de 25 años”.
Los rayos cósmicos son núcleos atómicos de diferentes elementos, desde los más ligeros como el hidrógeno, con sólo un protón, hasta los más pesados como el hierro. A energías elevadas, superiores a 2 julios (1 julio equivale aproximadamente a 6 x 1018 electronvoltios), su ritmo de llegada a la Tierra decrece tanto que atraviesan una superficie equivalente a un campo de fútbol con una frecuencia promedio de una vez por siglo.
Aun así, siendo tan poco frecuentes estos rayos cósmicos se detectan porque, en interacciones sucesivas con los núcleos de la atmósfera, producen avalanchas o ‘lluvias’ de múltiples electrones, fotones y muones que surcan la atmósfera prácticamente a la velocidad de la luz, agrupados en forma de disco, como un plato llano de varios kilómetros de diámetro.
LLUVIAS DE MILLONES DE PARTÍCULAS
Estas ‘lluvias’, que contienen más de diez mil millones de partículas, se detectan porque producen una onda de choque de luz en el agua (luz Cherenkov) al atravesar algunos de los 1.600 detectores del Observatorio Auger, cada uno con 12 toneladas de agua, que están esparcidos en 3.000 kilómetros cuadrados al oeste de Argentina, en una superficie comparable con la isla de Mallorca. Los tiempos de llegada de estas partículas en los detectores, medidos con receptores GPS, se usan para establecer la dirección de llegada del rayo cósmico con una precisión mejor que 1 grado.
Estudiando la distribución de las direcciones de llegada de más de 30.000 partículas cósmicas, la Colaboración Auger ha descubierto un exceso con una significación estadística de 5,2 desviaciones estándar (que en el lenguaje científico implica que hay solo una probabilidad entre 10 millones de que el resultado sea fruto de la casualidad), en una dirección en la que la distribución de galaxias es relativamente alta.
Aunque este descubrimiento apunta claramente al origen extragaláctico de estas partículas, todavía no pueden ser nítidamente especificadas las fuentes que las producen.
“Las partículas que hemos detectado son tan enérgicas (un millón de veces más que los protones acelerados en el gran colisionador LHC),que tienen que provenir de fenómenos astrofísicos extremadamente violentos”, considera Snow, y especula: ”Algunas galaxias tienen un agujero negro explosivo y masivo en sus centros y hay teorías de que estos centros muy violentos aceleran partículas de muy alta energía que eventualmente alcanzan nuestro planeta”.
La dirección del exceso apunta a una amplia región del cielo más que a objetos específicos, ya que incluso partículas tan energéticas como estas se desvían decenas de grados en los campos magnéticos de nuestra galaxia. A pesar de ello, para cualquier configuración realista del campo magnético galáctico, la dirección del exceso observado es incompatible con fuentes localizadas en el plano o en el centro de la galaxia.
Snow también destaca el papel de los rayos cósmicos como pistas de la estructura del universo: “Al comprender los orígenes de estas partículas, esperamos entender más sobre el inicio del universo, el Big Bang, cómo se formaron las galaxias, los agujeros negros, etc., algunas de las preguntas más importantes en astrofísica”.
(SINC)
