Descubren que los rayos cósmicos llegan desde fuera de nuestra galaxia

Los astrónomos han llegado a la conclusión de que las partículas altamente energéticas que llueven sobre la Tierra tienen un origen extragaláctico.

Los rayos cósmicos están formados por protones y otras partículas, cuyos núcleos pueden ser tan pesados como el hierro,  cargadas que llueven sobre la atmósfera terrestre y colisionan contra núcleos atómicos del aire, produciendo una explosión formada por partículas subatómicas, que a su vez chocan con otros núcleos. Así se genera una especie de lluvia invisible –conocida como lluvia cósmica o cascada atmosférica extensa - que cae sobre una extensión de superficie terrestre de miles de kilómetros cuadrados, lo que explica por qué el observatorio es tan grande: cuanto más amplio, más partículas se captan.

Para realizar el estudio, el Observatorio Pierre Auger tiene instalados 1.600 tanques de agua del tamaño de un autómovil cada 1,5 kilómetros, cubriendo un total de 3.000 kilómetros cuadrados en Mendoza, Argentina. Además, cuenta con veinticuatr telescopios aglutinados en cuatro grupos que detectan los destellos de luz ultravioleta generados durante las lluvias cósmicas procedentes del 85% de la esfera terrestre.

Las partículas más energéticas sólo llegan una vez por siglo

De los rayos cósmicos detectados hasta ahora por este centro, premiado en 2013 con la Mención Especial del Premio Konex a las instituciones más relevantes de Ciencia y Tecnología de Argentina, se han registrado energías superiores a los 8 x 1.018 electronvoltios (eV) en más de treinta mil partículas. Para hacernos a la idea de esta altísima potencia energética, los científicos recuerdan que la energía a la que el Gran Colisionador de Hadrones de Suiza, el acelerador de partículas más potente del mundo, mueve los protones es de 7 x 1.012 eV. Aunque los rayos cósmicos son en general muy frecuentes, los de más alta energía no lo son tanto. Una partícula de 1.020 eV alcanza un kilómetro cuadrado de la Tierra sólo una vez cada siglo, lo que complica su detección.

Los resultados sugieren que lo que se consideraba la fuente principal de las partículas altamente energéticas que llegan a la Tierra, un agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, no es el origen de estos rayos cósmicos, sino que llegan desde fuera. En 2007, el observatorio realizó un estudio que llegó a conclusiones similares, aunque en aquel momento los datos estadísticos no las avalaban con suficiente fuerza. En este momento, los investigadores se han asegurado de la solidez de los datos. "No creo que haya ninguna duda sobre la significación estadística de los últimos resultados”, asegura el astrofísico Francis Halzen.

Con los nuevos datos, los investigadores esperan dar los primeros pasos sobre seguro acerca del origen de los rayos cósmicos, uno de los objetivos para el que nació el Observatorio Pierre Auger. "Esto ha sido realmente grande, una gran sorpresa para mí", explica Halzen.

Destacado: Cuanta más energía tiene una partícula, más difícil es detectarla, por lo que el observatorio tiene una extensión de 3.000 kilómetros cuadrados para captar el mayor número posible.

Referencia:

Auger, P. Observation of a large-scale anisotropy in the arrival directions of cosmic rays above 8 × 10. Science (2017). DOI: 10.1126/science.aan4338
 
Crédito de la imagen: A. Chantelauze/S. Staffi/L. Bret 

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