Importante avance sobre el origen de los rayos cósmicos: Los micro-quásares son protagonistas
Un equipo de científicos ha resuelto un enigma que llevaba casi siete décadas desconcertando a la comunidad científica: la formación del llamado ‘rodilla’ en el espectro energético de los rayos cósmicos. Este fenómeno, que muestra una caída abrupta de rayos cósmicos con energías superiores a 3 PeV (petaelectronvoltios), ahora se vincula directamente con la acción de sistemas de agujeros negros conocidos como micro-quásares.
El observatorio LHAASO, ubicado a gran altitud, ha detectado radiación gamma de ultra alta energía proveniente de cinco micro-quásares en nuestra galaxia, lo que confirma que estos potentes aceleradores de partículas generan rayos cósmicos que contribuyen al fenómeno del ‘rodilla’. Estos hallazgos reconfiguran nuestra comprensión de los procesos físicos extremos en el universo, apuntando a los jets relativistas de los agujeros negros (en sistemas binarios) como responsables de energías superiores a las observadas en remanentes de supernova.
Micro-quásares: aceleradores de partículas más potentes de lo esperado
Los micro-quásares son sistemas binarios que combinan un agujero negro con una estrella compañera, donde el material capturado por el agujero negro genera chorros relativistas, capaces de acelerar protones a energías que superan 1 PeV. El sistema SS 433 destaca por su radiación gamma ultra energética coincidente con una nube atómica gigante, indicando que los protones acelerados colisionan con materia circundante, liberando energía equivalente a trillones de bombas de hidrógeno por segundo.
Estos resultados revelan que los micro-quásares superan los límites de aceleración de remanentes de supernova, establecidos históricamente como fuentes principales de rayos cósmicos. Este descubrimiento responde a la interrogante sobre el origen del ‘rodilla’, que antes se atribuía a una transición entre distribuciones de energía, pero que ahora se identifica claramente como el límite de aceleración de estos nuevos objetos astrofísicos.
Desafíos en la medición de rayos cósmicos y nuevas técnicas del LHAASO
Medir con precisión el espectro energético de protones en la región de la ‘rodilla’ es complejo por la baja abundancia de rayos cósmicos en esa energía y la interferencia atmosférica en mediciones terrestres. LHAASO ha desarrollado métodos multiparámetros para seleccionar una muestra estadísticamente significativa de protones puros con precisión comparable a experimentos satelitales.
Estos análisis revelaron estructuras inesperadas en los espectros energéticos, evidenciando múltiples aceleradores dentro de la Vía Láctea, cada uno con diferentes rangos energéticos y capacidades de aceleración. La combinación de datos del LHAASO, el AMS-02 y el DAMPE demuestra que el ‘rodilla’ refleja el límite energético de fuentes nuevas como los micro-quásares, mucho más potentes que las supernovas.
Implicaciones científicas y avance en la astrofísica de rayos cósmicos
La conexión directa observada entre la estructura del ‘rodilla’ y los sistemas de jets de agujeros negros representa un avance trascendental para la astrofísica. LHAASO, con su diseño híbrido de detectores, ha potenciado la exploración astronómica de rayos gamma y la medición precisa de partículas cósmicas en nuestro entorno cercano.
Este progreso no solo resuelve un misterio científico de décadas, sino que también ofrece evidencias observacionales fundamentales para comprender la aceleración de partículas en procesos extremos y el papel central de los agujeros negros en la generación de rayos cósmicos de alta energía.
Datos adicionales y referencias
- Para profundizar en la física de rayos gamma y radiación cósmica, visite Phys.org – Gamma Rays.
- Los hallazgos científicos se encuentran detallados en muestras publicadas en Science Bulletin y National Science Review.
Este estudio conjunto de la Academia China de Ciencias, universidades chinas y la Universidad La Sapienza de Roma posiciona al LHAASO como líder global en investigación de rayos cósmicos y procesos astrofísicos extremos. El trabajo desbloquea nuevas puertas hacia la comprensión del universo y la naturaleza de sus elementos más enigmáticos, como los agujeros negros.
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