Los científicos de la Telescope Array Collaboration han detectado un rayo cósmico de energía ultraalta, un descubrimiento que desafía nuestra comprensión actual de los fenómenos cósmicos exóticos y sus orígenes.
en un estudiar publicado hoy en la revista Science, the Colaboración con conjuntos de telescopios ha informado sobre la detección de un rayo cósmico de energía ultraalta (UHECR para abreviar), que exhibe un nivel de energía de aproximadamente 244 exaelectrones voltios, o aproximadamente 40 julios. Esta medida, tomada por un conjunto de detectores de superficie en Utah, representa uno de los niveles de energía más altos jamás observado para los rayos cósmicos. Por contexto, este nivel de energía observado es aproximadamente un millón de veces mayor que el de la partícula más poderosa creada por el hombre. Los aceleradores pueden producir, según los investigadores.
El proyecto Telescope Array es un esfuerzo conjunto que involucra a universidades e instituciones de Estados Unidos, Japón, Corea, Rusia y Bélgica, y sus El propósito es monitorear las “lluvias de aire” causadas por rayos cósmicos de energía extremadamente alta. Invisible a simple vista, nuestro planeta está continuamente bombardeados con estos rayos cósmicos, originados tanto en fuentes locales dentro de nuestra galaxia como en regiones extragalácticas distantes. Para ser claros, estos rayos espaciales no hay nada de qué preocuparse; la atmósfera y el campo magnético de la Tierra ofrecen una protección efectiva contra los rayos cósmicos, reduciendo significativamente su potencial de causar daño a humanos y otras formas de vida.
El Conjunto de telescopios en Utah Detecta rayos cósmicos extremadamente raros y de alta energía utilizando una red de 507 estaciones de detección repartidas en 270 millas cuadradas (700 kilómetros cuadrados). Las estaciones capturan partículas secundarias que se forman cuando los rayos cósmicos golpean la atmósfera, creando extensas lluvias de aire (EAS). El sistema incluye centelleadores de plástico que brillan cuando las partículas cargadas las atraviesan y detectores de fluorescencia para medir la energía del EAS. Datos de las estaciones, analizados mediante GPS La sincronización y las simulaciones ayudan a determinar la energía, la masa y la dirección de llegada del rayo cósmico, a pesar de su escasa aparición.
De hecho, los UHECR como el descrito en el nuevo estudio son increíblemente raros y se cree que se originan en los procesos más energéticos del universo. , como los agujeros negros y estallidos de rayos gamma . Debido a su infrecuente llegada —menos de una vez por siglo por kilómetro cuadrado —estos rayos cósmicos Se necesitan grandes detectores para la observación. El evento de mayo de 2021 es, por lo tanto, un gran acontecimiento para la investigación de los rayos cósmicos.
La fuente de este rayo cósmico extragaláctico, detectado el 27 de mayo de 2021, sigue siendo un enigma, ya que su dirección entrante no se alinea con cualquier objeto astronómico conocido. La trayectoria de llegada del rayo cósmico, situada cerca del disco de la Vía Láctea, sugiere que probablemente sólo experimentó desviaciones menores cuando atravesando campos magnéticos (que son ubicuos en toda la galaxia, ya sean campos magnéticos de gran escala o campos magnéticos localizados generados por estrellas , restos de supernovas y otros objetos celestes). Esto significa que el rayo cósmico probablemente viajó casi directamente desde donde vino, dijeron los investigadores. decir.
Dicho esto, su dirección de origen no se correlaciona con ninguna galaxia conocida u objeto astronómico típicamente asociado con UHECR. En cambio, parece tener Se originó a partir de un vacío en la estructura del universo, una región vacía con muy pocas galaxias. Para los nerds de la astronomía, es específicamente el Vacío local, una brecha vacía entre el grupo local de galaxias y la cercana estructura de gran escala filamentos; muy pocas galaxias han sido documentadas dentro de este vacío, ninguno de los cuales fue considerado capaz por los investigadores de excretar un rayo cósmico tan poderoso.
Según el artículo, la inesperada trayectoria entrante del rayo cósmico podría ser el resultado de que sea redirigido significativamente por campos magnéticos más cercanos a nosotros. , o podría haberse originado en un objeto astronómico aún por descubrir cerca de las afueras de nuestra galaxia. Alternativamente, esta anomalía podría revelan lagunas en nuestra comprensión actual de la física que rige estas partículas de alta energía, especulan los astrónomos.
Para investigar más a fondo, los investigadores compararon el evento con otros UHECR observados por encima de 100 exaelectrones voltios, o EeV, y encontraron una distribución isotrópica. , lo que significa que estos rayos cósmicos parecen venir de todas las direcciones en el espacio de manera uniforme, sin agruparse. Este patrón isotrópico agrega otra capa de complejidad en la identificación de sus orígenes.
Históricamente, se han detectado otros rayos cósmicos de alta energía, como una partícula de 320 EeV en 1991, una partícula de 213 EeV en 1993, y una partícula de 280 EeV en 2001, todas en el hemisferio norte. El hemisferio sur no ha registrado eventos por encima de 166 EeV. Estas comparaciones son vitales para comprender la distribución y el origen de tales eventos de alta energía, por lo que es de esperar que futuras observaciones proporcionen más información y potencialmente revelen nuevos patrones o fuentes.
Si bien esta detección es importante para la investigación de los rayos cósmicos, plantea más preguntas que respuestas sobre los orígenes y mecanismos de estas partículas de alta energía. . Los hallazgos del experimento Telescope Array ofrecen una nueva perspectiva sobre los misterios del universo, pero también subrayan la inmensidad de nuestras incógnitas en astrofísica.
