Un enorme complejo de telescopios en el Tíbet ha capturado la primera evidencia de rayos gamma de energía ultra alta esparcidos por la Vía Láctea. Los hallazgos ofrecen pruebas de que los aceleradores estelares no detectados producen rayos cósmicos. La investigación se publicó en Physical Review Letters.
“Encontramos 23 rayos gamma cósmicos de energía ultra alta a lo largo de la Vía Láctea”, dijo Kazumasa Kawata, coautor de la Universidad de Tokio. “La energía más alta entre ellos equivale a un récord mundial: casi un petaelectrón voltio”.
Eso es tres órdenes de magnitud mayor que cualquier rayo gamma conocido inducido por rayos cósmicos. También es más que cualquier partícula acelerada por los humanos en laboratorios de última generación en la Tierra.
Rayos gamma
Desde 1990, decenas de investigadores de China y Japón han buscado los escurridizos rayos gamma cósmicos de alta energía. El Tibet ASγ Collaboration hizo su descubrimiento utilizando casi 70.000 metros cuadrados de matrices terrestres y detectores de muones subterráneos en la meseta tibetana, a más de 14.000 pies sobre el nivel del mar.
Los científicos creen que los rayos gamma de alta energía pueden producirse por la interacción nuclear entre los rayos cósmicos de alta energía. Estos escapan de las fuentes galácticas más poderosas y del gas interestelar en la Vía Láctea
“La detección de rayos gamma difusos por encima de los 100 teraelectrones voltios es clave para comprender el origen de los rayos cósmicos de muy alta energía”, dijo Chen Ding, de los Observatorios Astronómicos Nacionales de la Academia de Ciencias de China. “[Esto] ha sido un misterio desde su descubrimiento en 1912”, agregó.
Los experimentos con globos identificaron por primera vez los rayos cósmicos, revelando que eran una fuente clave de radiación en la Tierra. Los rayos cósmicos son partículas altamente energéticas, en su mayoría protones, que viajan a través del espacio. Millones de estas partículas pasan por su cuerpo todos los días.
PeVatrones
Una teoría popular sostiene que los aceleradores conocidos como “PeVatrones” arrojan rayos cósmicos a energías de hasta un petaelectrón voltio (PeV). Los posibles PeVatrones incluyen explosiones de supernovas, regiones de formación de estrellas y el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia.
Hasta ahora, nadie ha detectado tales aceleradores. Si existen PeVatrones, sus rayos cósmicos deberían dejar rastros de brillantes rayos gamma esparcidos por la galaxia. El nuevo estudio informa la primera evidencia de esta neblina altamente energética.
“Estos rayos gamma no apuntaban a las fuentes de rayos gamma de alta energía más poderosas conocidas, sino que se extendían a lo largo de la Vía Láctea”, dijo el coaturo Masato Takita. “Nuestro descubrimiento confirma la evidencia de la existencia de PeVatrons”.
Futuros estudios
Ahora el equipo quiere determinar si los probables PeVatrons están activos o muertos y solo vemos sus huellas cósmicas. Pero si los astrónomos logran localizar PeVatrons activos reales, podrán estudiar muchas más preguntas como qué tipo de estrella emite nuestros rayos gamma sub-PeV.
De igual forma quieren buscar huellas de PeVatrones en el hemisferio sur y confirmar los resultados empleando detectores de neutrinos en la Antártida. Asimismo, el estudio ayudaría en la búsqueda de materia oscura.
Los detectores subterráneos permitieron a los científicos eliminar el ruido de fondo de los rayos cósmicos, revelando el tipo de rayos gamma puros y difusos, los cuales se predice que emanarán de la materia oscura. Este logro experimental acerca a los físicos significativamente más al descubrimiento de dónde nacen los rayos cósmicos.