Los astrónomos creen que finalmente conocen la fuente de los rayos cósmicos de la Vía Láctea
Hace aproximadamente un siglo, los científicos comenzaron a darse cuenta de que parte de la radiación que detectamos en la atmósfera terrestre no es de origen local.
Esto finalmente condujo al descubrimiento de rayos cósmicos, protones de alta energía y núcleos atómicos que fueron despojados de sus electrones y acelerados a velocidades relativistas (cercanas a la velocidad de la luz).
Sin embargo, varios misterios aún rodean este extraño (y potencialmente mortal) fenómeno.
Esto incluye preguntas sobre sus orígenes y cómo el componente principal de los rayos cósmicos (protones) se acelera a una velocidad tan alta.
Gracias a una nueva investigación de la Universidad de Nagoya, los científicos han cuantificado por primera vez la cantidad de rayos cósmicos producidos en un remanente de supernova.
Esta investigación ha ayudado a resolver un misterio de hace 100 años y es un paso importante para determinar con precisión de dónde provienen los rayos cósmicos.
Si bien los científicos teorizan que los rayos cósmicos provienen de muchas fuentes: nuestro Sol, supernovas, estallidos de rayos gamma (GRB) y Núcleos galácticos activos (también conocidos como quásares): su origen exacto ha sido un misterio desde su descubrimiento en 1912.
Asimismo, los astrónomos han especulado que los remanentes de supernovas (las secuelas de las explosiones de supernovas) son responsables de su aceleración hasta casi la velocidad de la luz.
A medida que viajan a través de nuestra galaxia, los rayos cósmicos juegan un papel en la evolución química del medio interestelar (ISM). Como tal, comprender su origen es esencial para comprender cómo evolucionan las galaxias.
En los últimos años, mejores observaciones han llevado a algunos científicos a especular que los remanentes de supernovas dan lugar a rayos cósmicos porque los protones que aceleran interactúan con los protones ISM para crear rayos gamma de muy alta energía (VHE).
Sin embargo, los rayos gamma también son producidos por electrones que interactúan con fotones en el ISM, que pueden ser en forma de fotones infrarrojos o radiación del Fondo de microondas cósmico (CMB). Por lo tanto, determinar qué fuente es la mayor es fundamental para determinar el origen de los rayos cósmicos.
Con la esperanza de arrojar algo de luz sobre este punto, el equipo de investigación, que incluía a miembros de la Universidad de Nagoya, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) y la Universidad de Adelaide, Australia – observaron el resto de la supernova RX J1713.7–3946 (RX J1713).
La clave de su investigación fue el nuevo enfoque que desarrollaron para cuantificar la fuente de rayos gamma en el espacio interestelar.
Observaciones anteriores han demostrado que la intensidad de los rayos gamma HEV causados por la colisión de protones con otros protones en el ISM es proporcional a la densidad del gas interestelar, que se puede discernir mediante imágenes de radio.
Por otro lado, los rayos gamma causados por la interacción de electrones con fotones en el ISM también deberían ser proporcionales a la intensidad de los rayos X no térmicos de los electrones.
Para los propósitos de su estudio, el equipo se basó en datos obtenidos por el Sistema Estereoscópico de Alta Energía (HESS), un observatorio de rayos gamma HEV ubicado en Namibia (y operado por el Instituto Max Planck de Física Nuclear).
Luego combinaron estos datos con datos de rayos X obtenidos por el observatorio de la Misión de Rayos X Multi-Espejo (XMM-Newton) de la ESA y datos sobre la distribución de gas en el medio interestelar.
Luego combinaron los tres conjuntos de datos y determinaron que los protones constituyen el 67 ± 8% de los rayos cósmicos, mientras que los electrones de los rayos cósmicos constituyen el 33 ± 8%, o aproximadamente una división de 70/30.
Estos descubrimientos son revolucionarios porque es la primera vez que se cuantifican los posibles orígenes de los rayos cósmicos. También son la evidencia más definitiva hasta la fecha de que los remanentes de supernovas son la fuente de rayos cósmicos.
Estos resultados también demuestran que los rayos gamma de protones son más frecuentes en las regiones interestelares ricas en gas, mientras que los causados por los electrones aumentan en las regiones pobres en gas.
Esto confirma lo que muchos investigadores han predicho, a saber, que los dos mecanismos trabajan juntos para influir en el curso de ISM.
Señalado El profesor emérito Yasuo Fukui, autor principal del estudio: “Este nuevo método no podría haberse logrado sin colaboraciones internacionales. [It] se aplicará a más remanentes de supernovas utilizando el telescopio de rayos gamma CTA (Cherenkov Telescope Array) de próxima generación, además de los observatorios existentes, lo que avanzará significativamente en el estudio del origen de los rayos cósmicos. «
Además de liderar este proyecto, Fukui ha estado trabajando para cuantificar la distribución de gas interestelar desde 2003 utilizando el NANTEN Radio telescopio Observatorio Las Campanas en Chile y Matriz compacta de telescopios australianos.
Gracias al profesor Gavin Rowell y a la Dra. Sabrina Einecke de la Universidad de Adelaide (coautores del estudio) y al equipo de HESS, la resolución espacial y la sensibilidad de los observatorios gamma finalmente ha llegado al punto en que es posible hacer comparaciones. entre los dos.
Mientras tanto, el coautor de NAOJ, el Dr. Hidetoshi Sano, dirigió el análisis de los conjuntos de datos de archivo del Observatorio XMM-Newton. En este sentido, este estudio también muestra cómo las colaboraciones internacionales y el intercambio de datos permiten todo tipo de investigación de vanguardia.
Con instrumentos mejorados, métodos mejorados y mayores oportunidades de cooperación, nos dirigimos a una era en la que los avances astronómicos se están convirtiendo en algo habitual.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leerlo artículo original.
