Una nueva perspectiva sobre los orígenes de los electrones de rayos cósmicos de alta energía está arrojando luz sobre algunos fenómenos extremos en el espacio, e indica una misteriosa fuente de estas poderosas emisiones ubicada cerca de nuestro Sistema Solar. Los científicos determinaron que un púlsar a unos pocos miles de años luz de la Tierra podría haber acelerado electrones y positrones a las energías extremas detectadas.
En el análisis más extenso realizado hasta el momento sobre rayos cósmicos, los científicos de la colaboración H.E.S.S, el Centro Nacional para la Investigación Científica (CNRS) de Francia y el Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg, Alemania, han obtenido nueva información sobre el origen de estas partículas de alta energía. Los resultados se resumen en un estudio publicado en la revista Physical Review Letters.
Datos únicos
Según una nota de prensa del CNRS, los astrofísicos revisaron el enorme conjunto de datos obtenidos a lo largo de una década por los telescopios de la colaboración H.E.S.S en Namibia, aplicando nuevos algoritmos de selección más potentes para extraer e identificar electrones de rayos cósmicos de alta energía (CRe) del “ruido de fondo”, con una eficiencia sin precedentes hasta la fecha.
Este esfuerzo dio como resultado un conjunto inigualable de datos estadísticos para el análisis de electrones de rayos cósmicos. En concreto, los investigadores pudieron obtener por primera vez datos sobre CRe en los rangos de energía más altos, hasta 40 teraelectronvoltios (TeV). Al mismo tiempo, lograron determinar que un pulsar localizado en las cercanías del Sistema Solar, exactamente a algunos miles de años luz de la Tierra, era la fuente principal de las intensas emisiones.
Vale aclarar que los rayos gamma detectados en la Tierra son más fáciles de rastrear, pero en el caso de las partículas cargadas, también conocidas como rayos cósmicos, la cuestión es más compleja porque son constantemente golpeados por los campos magnéticos presentes en todas partes del Universo, e impactan la Tierra desde múltiples direcciones. Además, estas partículas cargadas pierden parte de su energía en el viaje, cuando interactúan con la luz y los campos magnéticos. Estas pérdidas de energía son especialmente significativas para los electrones y positrones más energéticos, conocidos como electrones de rayos cósmicos o CRe.
Fuentes cercanas
De acuerdo a un comunicado del Instituto Max Planck, el estudio permite concluir que los electrones medidos probablemente se originan en muy pocas fuentes en las cercanías de nuestro Sistema Solar, hasta un máximo de algunos miles de años luz de distancia de la Tierra. Esta distancia es relativamente pequeña en comparación con el tamaño de la Vía Láctea. Los especialistas creen que un solo púlsar podría ser responsable del espectro de electrones a altas energías, aunque aún no está claro cuál sería específicamente.
“Nuestra medición no solo proporciona datos en un rango de energía crucial y previamente inexplorado, afectando nuestra comprensión de las zonas cercanas al Sistema Solar, sino que también es probable que siga siendo un punto de referencia durante los próximos años”, indicó en el comunicado el científico Werner Hofmann, uno de los responsables de la investigación. Los datos obtenidos también muestran que existen poderosos aceleradores de partículas de rayos cósmicos mucho más cerca de nuestro planeta de aquello que pensábamos hasta hoy.
Referencia
High-Statistics Measurement of the Cosmic-Ray Electron Spectrum with H.E.S.S. F. Aharonian et al. Physical Review Letters (2024). DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.221001
