Las partículas cargadas eléctricamente del espacio ultraterrestre

Las partículas cargadas eléctricamente del espacio ultraterrestre crepitan constantemente en la atmósfera terrestre. Parte de ella viene de nuestro sol. Sin embargo, el origen de las partículas más energéticas de esta radiación cósmica – protones en particular, pero también núcleos atómicos pesados – aún no ha sido aclarado.

Las partículas cargadas eléctricamente del espacio ultraterrestre

Las mediciones realizadas durante más de doce años con el Observatorio Pierre Auger, una gran instalación de detectores en Argentina, muestran ahora que la radiación cósmica de muy alta energía tiene su origen fuera de nuestra Vía Láctea, es decir, se origina en galaxias lejanas. Los resultados en particular refutan la tesis, hasta ahora favorecida por muchos investigadores, de que las partículas extremadamente energéticas provendrían del entorno del agujero negro super-masivo en el centro galáctico, según el equipo de Auger en la revista científica “”Science””.

Nos acercamos así a una solución al misterio de dónde y a través de qué procesos se forman estas partículas inusuales – una cuestión de gran importancia para la astrofísica””, explica el portavoz del equipo Auger, Karl-Heinz Kampert de la Universidad de Wuppertal. Cuando las partículas penetran en la atmósfera terrestre, desencadenan cascadas de partículas secundarias que descienden por un área de más de 40 kilómetros cuadrados. El Observatorio Pierre Auger registra estas duchas de partículas en la Pampa Amarilla argentina con 1600 detectores de partículas, cada uno con una separación de 1,5 kilómetros, distribuidos en un área total de 3.000 kilómetros cuadrados. Además, 24 telescopios registran la radiación de fluorescencia de las moléculas de nitrógeno excitadas por las partículas en la atmósfera. Más de 400 investigadores de 18 países participan en la operación de la planta y en la evaluación de los datos recogidos.

En el período comprendido entre enero de 2004 y agosto de 2016, desde la puesta en servicio del observatorio, los detectores registraron 30.000 duchas de partículas originadas en partículas cósmicas con una energía de más de 8 veces 10 a la potencia de 18 voltios de electrones, es decir, 8.000 millones de voltios de electrones, un ocho con 18 ceros. La evaluación de estos datos, recientemente publicada, muestra que las partículas de energía extremadamente alta no golpean la tierra uniformemente desde todas las direcciones, ni de preferencia golpean la tierra desde el centro de nuestra Vía Láctea. En cambio, los resultados muestran anisotropía, una abundancia estadísticamente significativa de partículas cósmicas desde una dirección a 90 grados del centro galáctico.

Dado que el cúmulo también está situado fuera del disco de nuestra Vía Láctea, los investigadores del Auger ven la anisotropía como prueba de un origen extragaláctico de la radiación cósmica de extremadamente alta energía. Los científicos han comparado sus resultados con la distribución de las galaxias en el cielo. Esto muestra una abundancia en una dirección que se desvía 55 grados de la acumulación de los rayos cósmicos. Sin embargo, el campo magnético de la Vía Láctea desvía las partículas de los rayos cósmicos – la dirección del origen observada en la Tierra no se corresponde exactamente con la dirección original de donde provienen las partículas. Modelos simples del campo magnético galáctico muestran que este efecto lleva a un desplazamiento de la abundancia de galaxias a la abundancia observada de partículas energéticas.

Según los investigadores de Auger, tanto el tamaño como la dirección de la anisotropía sugieren que la radiación cósmica con la más alta energía se origina de una fuente extragaláctica,””y el origen de las fuentes dentro de la Vía Láctea””, pero aún no está claro qué procesos físicos pueden producir partículas con tales altas energías.