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por Enrique Sacristán
23
Noviembre 2023
del
Sitio Web
AgenciaSINC
Recreación artística
de un
rayo cósmico de ultra-alta energía
llegando a la Tierra.
Osaka
Metropolitan University
L-INSIGHT,
Kyoto University
Ryuunosuke Takeshige
Con la
ayuda de detectores
en el desierto
de Utah (EE.UU.),
la colaboración
internacional del Telescope Array
ha registrado el
segundo rayo cósmico más energético
conocido hasta
ahora,
bautizado con el
nombre de la diosa del sol
en la mitología
japonesa.
Su fuente podría
estar
en los fenómenos
más energéticos del universo
o en escenarios
exóticos
más allá de la
física que conocemos.
Un
rayo cósmico o partícula
extragaláctica de alta energía ha llegado desde el espacio a la
superficie de la Tierra, pero no se sabe de dónde procede ni qué es
exactamente.
Aunque parezca ciencia
ficción, este fenómeno ha ocurrido y lo ha registrado un equipo
internacional de investigadores liderado por el profesor
Toshihiro Fujii de la Universidad Metropolitana de Osaka
(Japón).
Los llamados rayos cósmicos de ultra-alta energía (UHECR,
por sus siglas en inglés) son excepcionalmente raros: pueden
alcanzar más de un exaelectronvoltio (EeV), que es aproximadamente
un millón de veces más que lo que alcanzan los aceleradores de
partículas más potentes fabricados por el ser humano.
Rayos
cósmicos
de ultra-alta
energía como este
son
excepcionalmente raros...
Aunque los de baja energía proceden principalmente del Sol, se cree
que el origen de los UHECR está relacionado con los fenómenos más
energéticos del universo, como los agujeros negros, los estallidos
de rayos gamma y los núcleos galácticos activos.
Sin embargo, aún se
desconoce gran parte de la física y los mecanismos de aceleración de
estas partículas. Persiguiendo estos rayos, Fujii y un equipo
científico de varios países llevan a cabo desde 2008 el
Proyecto Telescope Array.
Este sistema
especializado en rayos cósmicos consta de 507 estaciones con
detectores de centelleo, que cubren una extensa área de 700
kilómetros cuadrados en el desierto
de Utah (EE.UU.).
Estaciones del experimento Telescope Array
antes
de su distribución en el desierto de Utah (EEUU).
Institute for Cosmic Ray Research, University of Tokyo
Como la llegada de los UHECR más energéticos es tan infrecuente - se
calcula que menos de una partícula por siglo y kilómetro cuadrado -
su detección requiere instrumentos con grandes áreas colectoras como
este.
Después, sus datos se
transfieren automáticamente a servidores de Japón y otros países de
la colaboración internacional.
Segundo rayo
cósmico con mayor energía
Así, el 27 de mayo de 2021, los investigadores detectaron una
partícula con un nivel de energía de 244
EeV, según informan en
la revista Science.
"Cuando descubrí por
primera vez este rayo cósmico de energía tan elevada, pensé que
debía de tratarse de un error, ya que mostraba un nivel de
energía sin precedentes en las últimas tres décadas", recuerda
Fujii.
Este nivel de energía es
comparable al del rayo cósmico más energético jamás observado,
apodado la
partícula Oh-My-God (Oh, Dios
mío, en español), que tenía una energía estimada de 320 EeV cuando
se detectó en 1991.
La que se ha encontrado
ahora, con 244 EeV, se convierte en la segunda más energética.
El rayo cósmico detectado
tenía
una energía estimada de 244 EeV.
Osaka
Metropolitan University
L-INSIGHT,
Kyoto University/Ryuunosuke Takeshige
Dada la energía excepcionalmente alta de esta partícula, los autores
señalan que solo debería experimentar desviaciones relativamente
pequeñas por los campos magnéticos situados en primer plano y, por
tanto, se esperaría que su trayectoria de entrada desde el espacio
estuviera estrechamente correlacionada con su fuente.
Apunta
hacia un vacío
en la estructura
del universo...
Sin embargo, los resultados muestran que su dirección de llegada no
muestra ninguna galaxia de origen obvio, ni ningún otro objeto
astronómico conocido que se considere fuente potencial de UHECR.
Por el contrario,
apunta hacia un vacío en la estructura a gran escala del
universo, una región en la que residen muy pocas galaxias.
Amaterasu - En
honor a la diosa del Sol
La
partícula Amaterasu
es quizá tan
misteriosa
como la propia
diosa japonesa:
¿de dónde
procede?
¿qué es
exactamente?
De entre los muchos candidatos a dar nombre a la partícula, el
profesor Fujii y sus colegas se decantaron por "Amaterasu",
en honor a la diosa del sol que, según las creencias sintoístas,
desempeñó un papel decisivo en la creación de Japón.
La partícula Amaterasu es quizá tan misteriosa como la propia
diosa japonesa.
¿De dónde procede?
¿Qué es exactamente?
Estas preguntas siguen
sin respuesta, aunque los autores confían en que su hallazgo allane
el camino para esclarecer los orígenes de los rayos cósmicos y,
concretamente, de este.
Hipótesis
sobre su misterioso origen
Los resultados podrían indicar,
-
que se produce
una desviación magnética mucho mayor que la predicha por los
modelos de campo magnético galáctico
-
que la partícula
procede de una fuente no identificada todavía en el
vecindario extragaláctico local
-
que la
comprensión que hoy se tiene de la física de partículas de
alta energía asociada a estos rayos está incompleta
"No se ha
identificado ningún objeto astronómico prometedor que coincida
con la dirección desde la que llegó el rayo cósmico, lo que
sugiere posibilidades de fenómenos astronómicos desconocidos y
orígenes físicos novedosos", reflexiona Fujii.
No se ha
identificado ningún objeto astronómico
que coincida con
la dirección
desde la que
llegó este rayo cósmico,
lo que sugiere
posibilidades
de fenómenos
astronómicos desconocidos
y orígenes
físicos novedosos.
Toshihiro
Fujii
(Universidad
Metropolitana de Osaka)
El profesor japonés detalla a SINC:
"Puede estar asociada
a fenómenos extremadamente energéticos, como estallidos de rayos
gamma o núcleos galácticos activos, pero otra posibilidad es
pensar en un escenario exótico como la desintegración de
materia oscura superpesada, una nueva partícula, a partir de
física desconocida más allá del modelo estándar".
Además de seguir operando
el Proyecto Telescope Array, el investigador adelanta los
próximos pasos:
"Necesitamos una gran
cantidad de partículas energéticas de este tipo mediante la toma
de más datos y la actualización de nuestro experimento,
denominado TAx4, con sensibilidades cuádruples, y también se
necesita un observatorio de nueva generación para aclarar la
fuente" de este energético y enigmático rayo cósmico.
Referencia
Telescope Array
Collaboration et al - "An
Extremely Energetic Cosmic Ray observed by a Surface Detector
Array" - Science, 2023
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