En el centro de nuestra galaxia existe un mecanismo desconocido que impide a los rayos cósmicos penetrar en la vasta nube llamada zona molecular central. Este hallazgo podría ayudarnos a comprender mejor los orígenes de los rayos cósmicos. Los detalles del trabajo fueron publicados en Nature Communications.
Hasta la fecha, no está del todo claro dónde y cómo los rayos cósmicos en nuestra galaxia se aceleran a altas energías. Existen muchos modelos teóricos que aún no tienen una confirmación observacional confiable.
Para estudiar los mecanismos de aceleración de los rayos cósmicos, es útil buscar regiones en las que la distribución de los rayos cósmicos se destaque. En ellas, es probable que haya aceleradores de rayos cósmicos, que suministraron al vecindario una porción de rayos “frescos”.
Debido a esto, a partir de tales observaciones es posible obtener información más detallada sobre los parámetros del propio acelerador. De igual forma se puede saber acerca de la propagación de los rayos cósmicos en la galaxia a partir del fondo promedio habitual.
El estudio
Ahora, astrónomos de la Academia de Ciencias de China, dirigidos por Xiaoyuan Huang del Observatorio Zijinshan, han centrado su atención en la zona molecular central. Esta es una densa nube molecular en el centro de la Vía Láctea, donde se encuentra un acelerador de alta energía.
Los investigadores analizaron las observaciones de archivo del telescopio de rayos gamma Fermi desde el 4 de agosto de 2008 al 1 de febrero de 2020 en el rango de energía del orden de 109-1012 electronvoltios y en la dirección que corresponde al centro de la galaxia.
Para rastrear las propiedades de los rayos cósmicos dentro y fuera de la zona molecular central los autores dividieron el mapa angular en secciones, cada una con un grosor de aproximadamente 0,5 grados, y estimaron las luminosidades observadas de cada sección en el rango gamma.
Aprovecharon que la radiación gamma es el resultado de la interacción de los rayos cósmicos con la materia. Luego, a partir de estos datos, se calculó la densidad energética media de los rayos cósmicos (en el rango energético correspondiente) en cada uno de los sitios.
Los resultados
Parece ser que la densidad de energía de los rayos cósmicos dentro de la zona molecular central difiere marcadamente de la densidad fuera de ella. La diferencia se presenta tanto en magnitud como en su comportamiento en el espacio.
Dentro de la nube, el valor de densidad resultó ser cercano al medido en las proximidades del Sol, y hasta dos veces menor que en la región exterior a distancias iguales del centro de la galaxia.
Por otro lado, la densidad de energía en los bordes de la nube era aproximadamente la mitad que en su centro, mientras que, en la materia circundante fuera de la nube, la densidad prácticamente no dependía de la distancia al centro de la galaxia.
Según los astrónomos, tal imagen puede indicar un mecanismo físico que evita que los rayos cósmicos penetren en la zona molecular central. Por ejemplo, podría darse una configuración favorable del campo magnético cerca de los bordes de una nube.
Si en el futuro se confirma esta suposición, entonces este tipo de aislamiento de nubes contribuiría a estudiar con más detalle el diseño de los supuestos aceleradores de rayos cósmicos en su interior.