Descubren el posible origen de los rayos cósmicos más energéticos del universo

Por el espacio vuelan fotones de todo el espectro electromagnético, desde los de las frecuencias de radio más bajas hasta los de los rayos gamma de mayor energía. Por el espacio también vuelan otras partículas como los neutrinos y los rayos cósmicos, que recorren el cosmos a velocidades cercanas a la de la luz.

En realidad, los "rayos cósmicos" no son rayos (se les llama así por un convencionalismo de raíces históricas) sino pequeñas partículas, principalmente núcleos atómicos, que son acelerados hasta adquirir energías enormes. Los lugares donde se les acelera son, por lo que se sabe, los sitios en los que ocurren los fenómenos más violentos del universo, como supernovas, estrellas de neutrones en rotación (un tipo de estrella muerta) y las inmediaciones de agujeros negros (otro tipo de estrella muerta).

Sin embargo, ocasionalmente los rayos cósmicos tienen una energía muchísimo mayor de lo habitual. Esto se sabe desde 1962, pero desde entonces ha persistido el misterio sobre qué acelera de esa manera a tales partículas de energía ultraelevada. Algunas hipótesis que se han planteado, sin éxito, han sido la de que provienen de estallidos de rayos gamma, y ​​la de que se generan en galaxias en las cuales se están formando nuevas estrellas a un ritmo extremadamente alto.

Ahora, un nuevo estudio puede haber resuelto este misterio de la astrofísica.

El estudio es obra de Domenik Ehlert y Foteini Oikonomou, de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU), así como de Enrico Peretti, de la Universidad de la Ciudad de París en Francia.

La conclusión a la que han llegado estos científicos es que estas partículas de energía ultraelevada se deben a vientos generados por agujeros negros supermasivos.

Recreación artística de un agujero negro supermasivo provocando viento cósmico desde el centro de la galaxia en el que está ubicado. (Ilustración: NASA JPL / Caltech)

En el centro de nuestra galaxia, hay un agujero negro supermasivo llamado Sagitario-A*. Este agujero negro se encuentra actualmente en una fase tranquila, durante la cual absorbe poca materia, ya que esta es escasa en sus inmediaciones.

En cambio, en otras galaxias hay agujeros negros supermasivos entregados a una frenética actividad, tragando cada año una cantidad de masa equivalente a varias veces la del Sol. En tales casos, una pequeña porción del material separado puede acabar siendo expulsado lejos del agujero negro, como migajas catapultadas lejos de una boca por la fuerza de un mordisco. Como resultado, aproximadamente la mitad de estos agujeros negros supermasivos crean vientos que se mueven por el universo a velocidades elevadísimas.

Se ha sabido de la existencia de estos vientos gigantescos desde hace unos diez años. También se sabe que estos vientos pueden afectar a las galaxias donde se generan: por ejemplo, al empujar lejos masas de gas, pueden impedir la formación de nuevas estrellas en esa galaxia. Ahora, los autores del nuevo estudio también han determinado que es posible que estos poderosos vientos aceleren partículas hasta alcanzar el enorme nivel de energía de esos misteriosos rayos cósmicos.

Estos rayos cósmicos suelen consistir en protones o núcleos atómicos y tienen aproximadamente mil millones de veces más energía que las partículas creadas en los experimentos del acelerador de partículas LHC (Gran Colisionador de Hadrones) del CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas) ubicado en Suiza y Francia.

Afortunadamente, estos rayos cósmicos de altísima energía son destruidos por la atmósfera terrestre. Cuando alcanzan el nivel del suelo, son tan inofensivos como el resto de la radiación cósmica típica que nos llega a la superficie terrestre. Sin embargo, para los astronautas, los rayos cósmicos pueden ser muy peligrosos.

De todos modos, la principal preocupación para los astronautas es la radiación cósmica de baja energía producida por nuestro propio Sol, ya que es mucho más común. Los rayos cósmicos con el máximo nivel de energía son tan poco frecuentes que es extremadamente improbable que atraviesen a un astronauta.

El estudio se titula “Ultra-high-energy cosmic rays from ultra-fast outflows of active galactic nuclei”. Y se ha publicado en la revista académica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. (Fuente: NCYT de Amazings)