Un grupo internacional de investigadores, liderado por especialistas de la Universidad de Nagoya, en Japón, ha dado un paso trascendente en la resolución del misterio sobre el origen de los rayos cósmicos que impactan en la Vía Láctea. Lograron determinar que alrededor del 70% de los rayos gamma de muy alta energía emitidos por los rayos cósmicos se deben a protones, generados a partir de los restos de una supernova.
Las explosiones estelares que se manifiestan de forma muy notable en el espacio, denominadas supernovas, generan restos o remanentes que modifican fuertemente las condiciones en la zona del espacio donde se producen. Una de las consecuencias producidas por esas explosiones son los rayos cósmicos: se trata de partículas subatómicas de elevada energía y que viajan a gran velocidad.
El origen concreto de los rayos cósmicos es un misterio que la astrofísica moderna ha tratado de dilucidar en los últimos 100 años. Además del impacto producido en la Tierra debido a su alta carga energética, que por ejemplo se traduce en fallas en equipos informáticos, los rayos cósmicos promueven la evolución química de la materia interestelar. Debido a esto, comprender su origen es fundamental para entender la evolución de la Vía Láctea.
Luego de su descubrimiento en 1912, los astrónomos han realizado numerosos estudios para intentar determinar la procedencia real de los rayos cósmicos. Se sabe que viajan casi a la velocidad de la luz al ser acelerados por los restos de las explosiones de estrellas que dan lugar a las supernovas, y que en el marco de esos fenómenos se producen rayos gamma con elevada emisión energética.
Los protones son la clave
Un punto crucial es lograr definir el origen de estos rayos gamma: si son producidos por protones, que son el componente principal de los rayos cósmicos, entonces sería posible verificar que el remanente de las supernovas es el contexto en el que nacen los rayos cósmicos. Sin embargo, también pueden generarse a partir de electrones. ¿Cuál es entonces el origen predominante?
De acuerdo a la nueva investigación, publicada recientemente en Astrophysical Journal, esto ha quedado comprobado a partir de un novedoso análisis que combinó imágenes de radio, rayos X y radiación de rayos gamma. Según una nota de prensa, los análisis efectuados permitieron determinar que un 70% de los rayos gamma son producidos por protones, en tanto que solamente un 30% proviene de electrones.
Los científicos creen que esto es una prueba contundente: los rayos cósmicos se generan en los remanentes de supernovas y desde allí viajan a la Tierra y a otros puntos de la Vía Láctea, alcanzado increíbles velocidades y emitiendo grandes cantidades de energía. A pesar de este avance, todavía quedan muchos enigmas por resolver en torno a los rayos cósmicos y otras cuestiones a profundizar.
Por ejemplo, los resultados demuestran que los rayos gamma producidos a partir de protones dominan en las regiones interestelares ricas en gas, mientras que los rayos gamma que provienen de electrones tienen un mayor impacto en las zonas pobres en gas. Esto indicaría que los dos mecanismos funcionan juntos y se retroalimentan, abriendo en consecuencia nuevas áreas de investigación.
Referencia
Pursuing the Origin of the Gamma Rays in RX J1713.7−3946 Quantifying the Hadronic and Leptonic Components. Yasuo Fukui et al. Cortex (2021).DOI:https://doi.org/10.3847/1538-4357/abff4a
Foto: los rayos cósmicos de la Vía Láctea nacen a partir de remanentes de supernovas, que los impulsan hasta alcanzar velocidades cercanas a la de la luz y producir enormes emisiones energéticas. Al poder medir la incidencia de protones y electrones en la producción de los rayos gamma generados por los rayos cósmicos, los científicos han dado un gran paso para determinar su origen concreto. Crédito: John Benitez en Unsplash.