Redacción NM
Gracias a un estudio que utilizó 12 años de datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA, los científicos finalmente se están acercando a identificar con precisión los PeVatrones, la fuente de algunas de las partículas de mayor energía que azotan nuestra galaxia. El estudio ha sido documentado en un artículo de investigación publicado en Cartas de revisión física.
Corrientes de partículas llamadas rayos cósmicos viajan a velocidades vertiginosas alrededor de nuestra galaxia y también golpean la atmósfera de nuestro planeta. Por lo general, consisten en protones, pero a veces también incluyen núcleos atómicos y electrones. Todos ellos llevan una carga eléctrica, esto significa que sus caminos se desvían y se revuelven a medida que atraviesan el campo magnético de nuestra galaxia.
Esto significa que ya no podemos decir de qué dirección vinieron originalmente, enmascarando efectivamente su lugar de nacimiento. Pero cuando las partículas que forman parte de los rayos cósmicos chocan con el gas cerca de los remanentes de supernova, producen rayos gamma; algunas de las formas de radiación de mayor energía que existen.
“Los teóricos creen que los protones de rayos cósmicos de mayor energía en la Vía Láctea alcanzan un millón de billones de electronvoltios, o energías PeV. La naturaleza precisa de sus fuentes, que llamamos PeVatrons, ha sido difícil de precisar”, dijo Ke Fang, profesor asistente de física en la Universidad de Wisconsin, Madison, en un comunicado de prensa de la NASA.
Estas partículas quedan atrapadas por los campos magnéticos caóticos cerca de los restos de supernova. Atraviesan la onda de choque de la supernova varias veces y cada vez que lo hacen, ganan velocidad y energía. Eventualmente, ya no podrán ser retenidos por el remanente de la supernova y se precipitarán hacia el espacio profundo. Estas partículas son impulsadas a 10 veces la energía que puede generar el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas hecho por el hombre más poderoso.
Los científicos han identificado algunos lugares que podrían ser PeVatrones, generando estas partículas cósmicas extremas de alta energía. Muchos de estos candidatos son naturalmente remanentes de supernova. Pero de los 300 remanentes conocidos, solo unos pocos emiten rayos gamma con energías suficientemente altas para ser considerados candidatos a PeVatron.
G106.3+2.7, una nube con forma de cometa situada a unos 2.600 años luz de nosotros en dirección a la constelación de Cefeo, es una de las principales candidatas. El extremo norte del remanente de supernova está marcado por la presencia de un púlsar brillante y los astrónomos creen que ambos objetos se formaron en la misma explosión.
“Este objeto ha sido una fuente de considerable interés desde hace un tiempo, pero para coronarlo como un PeVatron, tenemos que demostrar que está acelerando protones. El problema es que los electrones acelerados a unos pocos cientos de TeV pueden producir la misma emisión. Ahora, con la ayuda de 12 años de datos de Fermi, creemos que hemos demostrado que G106.3+2.7 es de hecho un PeVatron”, explicó Henrike Fleischhack de la Universidad Católica de América en Washington y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, en un comunicado de prensa. Fleischhack es uno de los coautores del artículo de investigación.
El instrumento principal de Fermi, su telescopio de área grande, detectó rayos gamma GeV (mil millones de electronvoltios) de la cola extendida de G106.3+2.7. El sistema VERITAS en el Observatorio Fred Lawrence Whipple en el sur de Arizona registró incluso rayos gamma de mayor energía de la misma región. Los observatorios de México y China han observado lecturas de TeV (100 billones de electronvoltios), en el área investigada por Fermi y Veritas.
J2229+6114, el púlsar en el extremo norte del remanente de supernova emite sus propios rayos gamma mientras gira, al igual que un faro emite luz. El resplandor del púlsar domina la región durante la primera mitad de la rotación, ya que emite energías en el rango de unos pocos GeV. El término de investigación solo analizó los rayos gamma que llegaban del remanente durante la última parte del ciclo, apagando efectivamente el púlsar.
No hubo emisión significativa de la cola del remanente por debajo de 10 GeV. Por encima de esa energía, la interferencia del púlsar es insignificante y quedó claro que hay una fuente adicional de radiación. El equipo realizó un análisis detallado que favorece abrumadoramente a los protones PeV como partículas que impulsan la emisión de rayos gamma.
