El origen de los rayos cósmicos, un misterio que no es nuevo

El Observatorio Auger estudia un misterio que viene de antaño y que vincula los rayos cósmicos de alta energía a los violentos agujeros negros.

MALARGUE, Argentina. – Un grupo de científicos de la Colaboración Pierre Auger, con sede en Argentina, anunciaron el pasado día 9 del actual, que los núcleos galácticos activos son los candidatos más probables de ser las fuentes de rayos cósmicos más energéticos que golpean la Tierra. El Observatorio Pierre Auger, el detector de rayos cósmicos más grandes del mundo, a través de un equipo de científicos de 17 países del mundo, ha descubierto que las fuentes de las partículas de energía que jamás se habían detectado hasta ahora, no están repartidas uniformemente en el cielo. Al contrario, los resultados de Auger vinculan los orígenes de estas partículas misteriosas a lugares de las galaxias próximas que tienen núcleos activos en su centro. Los resultados aparecieron en la edición del pasado 9 de noviembre en la revista científica Science.

Los Núcleos Galácticos Activos (AGN) serían acelerados por los agujeros negros súper masivos que devoran grandes cantidades de materia. Han estado considerados mucho tiempo como lugares donde podría efectuarse la producción de partículas de alta energía. Los AGN capturan la masa que cae por su campo gravitatorio mientras libera unas cantidades de energía prodigiosas, en forma de chorro de partículas. Mientras que la inmensa mayoría de las galaxias tienen agujeros negros en su centro, sólo una fracción de todas las galaxias tiene un AGN. El mecanismo exacto del modo en el que el AGN puede acelerar las partículas en energía, 100 millones de veces más elevada que el acelerador más poderoso de partículas en la Tierra, es un misterio. El resultado de Auger indica que los AGN pueden producir las partículas más energéticas del Universo.

"Hemos dado un gran paso adelante en la resolución del misterio de la naturaleza y del origen de los rayos cósmicos de alta energía, revelado en primer lugar por un físico francés, Pierre Auger, en 1938”, comentaba el condecorado Premio Nobel, James Cronin, de la Universidad de Chicago, quien concibió el Observatorio Pierre Auger con Alan Watson de la Universidad de Leeds. “Descubrimos que el cielo en el hemisferio meridional, tal como había sido observado en los rayos cósmicos, de extrema alta energía, no es uniforme. Es un descubrimiento fundamental. La era del rayo cósmico en la astronomía ha llegado. En los años venideros, nuestros datos nos permitirán identificar la fuente exacta de estos rayos cósmicos y el modo en el que se aceleran estas partículas”.

Los rayos cósmicos son protones y núcleos atómicos que viajan a través del universo a una velocidad parecida a la de la luz. Cuando estos rayos chocan con la alta atmósfera de nuestro planeta, crean una cascada de partículas secundarias, llamada haz atmosférico, que puede extenderse sobre más de 40 kilómetros cuadrados cuando llega al suelo.

“Los rayos cósmicos de alta energía pueden provenir de algunos de los procesos más violentos del universo. Hasta ahora, sabemos muy poco sobre su fuente”, dijo Dennis Kovar, asignado como director asociado de la oficina de las Ciencias para la Física de las Altas Energías del Departamento de la Energía. "Estos resultados representan un comienzo importante para conocer el origen de estas partículas”.

El Observatorio Pierre Auger detecta los haces atmosféricos gracias a una red de 1.600 detectores de partículas, espaciados por 1,5 km, que se extienden sobre una superficie de 3.000 km2. Además, son 24 los telescopios que observan la luz fluorescente producida por el haz en el momento de su paso por la atmósfera. Esta combinación de detectores permite un estudio óptimo y muy preciso de estos rayos cósmicos.

La esfera celeste en las coordenadas galácticas (proyección de Aitoff) muestra las direcciones de donde vienen los 27 rayos cósmicos de alta energía detectados por Auger. Las energías son más elevadas que 57x1018eV (57 EeV). Éstas son mostradas como círculos de 3.1° de rayo. Las posiciones de 472 AGN tienen menos de 75 megaparcers, están señaladas en rojo. Las regiones azules definen el campo de vista de Auger; el azul más oscuro indica una exposición más importante. La curva completa marca el límite del campo de vista, donde el ángulo del zenit es igual a 60°. EL AGN más próximo, el Centauro A, está marcado en blanco. Dos de los 27 rayos cósmicos tienen direcciones a menos de 3° de esta galaxia. El plano súper galáctico está indicado por la curva en rayas. Este plano delimita una región donde gran número de galaxias cercanas, incluido AGN, están concentrados.

"Numerosos científicos y oficinas de financiación han contribuido a la construcción del Observatorio Pierre Auger", declaró Joe Dehmer, Director de la División de Física de la Fundación de la Ciencia Nacional. "Ahora todos estos esfuerzos están dando resultados. Ya vimos los del Auger sobre el espectro y la composición del rayo cósmico y estos nuevos resultados son el resultado más espectacular que se ha llevado a cabo hasta nuestros días”.

Mientras el observatorio registró casi un millón de haces de rayos cósmicos, sólo los de más alta energía pueden estar vinculados a sus fuentes con una precisión suficiente. Los científicos de Auger registraron hasta aquí 77 rayos cósmicos que tenían una energía que sobrepasaba 4x1019 electronvoltios, contra 40 EeV registrado por otro observatorio cualquiera. Para estas ultra altas energías, la incertidumbre de la dirección de dónde proviene el rayo cósmico no es solamente de unos grados, lo que permite a los científicos determinar el lugar de la fuente cósmica de la partícula.

"Este resultado abre una nueva ventana sobre el próximo universo y el principio de la astronomía de los rayos cósmicos”, anunció Watson, portavoz de la Colaboración Pierre Auger. "Mientras seguimos recopilando cada vez más datos, podemos ver galaxias individuales de una manera más detallada y a la vez completamente nueva. Tal como habíamos anticipado, nuestro observatorio produce una nueva imagen del universo, basada más en los rayos cósmicos que en la luz”.

El observatorio ha sido construido por más de 370 investigadores e ingenieros de 17 países, con un coste total de cerca de 40 millones de euros. Está situado en la provincia de Mendoza, Argentina. El CNRS es el principal organismo francés de financiamiento del observatorio. Si el estadounidense Jim Cronin (premio Nobel) y el Inglés Alan Watson están desde el principio en el proyecto, Murat Boratav, profesor del Laboratorio de Física Nuclear y de las Altas Energías (CNRS / IN2P3, Universidades París 6 y 7) es el pionero en Francia y los investigadores franceses participantes son numerosos en la Colaboración Pierre Auger.

Fuentes:

http://www.auger.org/news/PRagn/AGN_correlation_more.html

http://www.pureinsight.org/pi/index.php?news=5061