En la naturaleza cósmica, la eficiencia alcanza niveles insospechados. |
Gracias a un estudio balístico único que combina datos del Telescopio Muy Grande (VLT) de ESO y del Observatorio Chandra de Rayos-X de la NASA, los astrónomos han resuelto el antiguo misterio de los aceleradores de partículas de la Vía Láctea. Los científicos muestran en un artículo publicado en la revista Science Express que los rayos cósmicos de nuestra galaxia son acelerados muy eficientemente en los remanentes de estrellas que han estallado.
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ESO PR Photo 23/09 – El borde de RCW 86 Imagen de una parte del remanente estelar cuya explosión fue registrada en 185 d.C. El norte está arriba y el este hacia la izquierda. La imagen tiene unos 6 arcominutos de lado. © ESO |
Durante los vuelos Apolo, los astronautas reportaron la aparición de unos extraños destellos de luz, visibles incluso cuando tenían los ojos cerrados. Desde entonces, hemos aprendido que la causa eran los rayos cósmicos, partículas extremadamente energéticas que llegan a la Tierra desde fuera del sistema solar, y que constantemente están bombardeando nuestra atmósfera. Una vez que llegan a la Tierra, tienen todavía la energía suficiente como para causas desperfectos en componentes electrónicos.
Los rayos cósmicos provienen de fuentes que se encuentran dentro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y consisten principalmente en fotones que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz, el “límite máximo de velocidad” en el universo. Estos protones han sido acelerados hasta energías que incluso exceden en mucho las que podrá alcanzar el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.
“Desde hace tiempo se cree que los súper-aceleradores que producen estos rayos cósmicos en la Vía Láctea son las coberturas en expansión creadas por las estrellas que explotan, pero nuestras observaciones revelan “el arma humeante” que lo prueba”, dice Eveline Helder del Instituto Astronómico de la universidad de Utrecht en Holanda, autora principal del nuevo estudio.
“Incluso se podría decir que hemos logrado confirmar el calibre del cañón utilizado para acelerar los rayos cósmicos hasta sus tremendas energías”, agrega su colaborador Jacco Vink, también del Instituto Astronómico de Utrecht.
Por primera vez, Helder, Vink y sus colegas han logrado realizar una medición que resuelve la vieja duda sobre si las explosiones estelares producen o no la energía suficiente como para explicar el número de rayos cósmicos que chocan contra la atmósfera de la Tierra. El estudio del equipo indica que sí lo hacen, y nos indica directamente cuánta energía es tomada del gas de la explosión estelar para ser utilizada en la aceleración de partículas.
“Cuando una estrella explota en lo que llamamos una supernova, una gran parte de la energía de la explosión es utilizada para acelerar algunas partículas hasta energías tremendamente altas”, dice Helder, “La energía que es utilizada para la aceleración de partículas es a expensas del calentamiento del gas, el que por lo tanto se encuentra mucho más frío de lo que predice la teoría”.
Los investigadores examinaron el remanente de una estrella que explotó en el año 185 d.C., según lo registrado por astrónomos chinos. El remanente, conocido como RCW 86, se encuentra localizado a unos 8 200 años-luz de distancia en la dirección de la constelación de Circinus (el Compás de Dibujo). Es probablemente el registro más antiguo de la explosión de una estrella.
Utilizando el Telescopio Muy Grande de ESO, el equipo midió la temperatura del gas justo detrás de la onda de choque creada por la explosión estelar. Midió también la velocidad de la propia onda de choque, utilizando imágenes obtenidas por el Observatorio Chandra de Rayos-X separadas por tres años. Descubrieron que se está moviendo a una velocidad de entre 10 a 30 millones de km/h, es decir, entre el 1 y el 3 por ciento de la velocidad de la luz.
La temperatura del gas resultó ser de unos 30 millones de grados centígrados. Es bastante caliente comparado con los estándares diarios, pero mucho menor a la esperada, dada la velocidad de la onda de choque. Esta debería haber calentado el gas hasta al menos unos 500 millones de grados.
“La energía faltante es la que impulsa a los rayos cósmicos”, concluye Vink.
Más información
Esta investigación fue presentada en un artículo que aparecerá en la revista Science: Measuring the cosmic ray acceleration efficiency of a supernova remnant, by E. A. Helder et al.
El equipo está integrado por E.A. Helder, J. Vink y F. Verbunt (Astronomical Institute Utrecht, Utrecht University, Holanda), C.G. Bassa y J.A.M. Bleeker (SRON, Netherlands Institute for Space Research, Holanda), A. Bamba (ISAS/JAXA Department of High Energy Astrophysics, Kanagawa, Japón), S. Funk (Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford, EE.UU.), P. Ghavamian (Space Telescope Science Institute, Baltimore, EE.UU.), K. J. van der Heyden (University of Cape Town, Sud África), and R. Yamazaki (Department of Physical Science, Hiroshima University, Japón). C.G. Bassa esta también afiliado a la Radboud University Nijmegen, Holanda.
ESO (European Southern Observatory = Observatorio Austral Europeo), es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el sostén de 14 países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Francia, Finlandia, Holanda, Italia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.
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En la actualidad, ESO se encuentra planificando el Telescopio Europeo óptico/infrarrojo cercano Extremadamente Grande, o E-ELT, de 42 metros, que se convertirá en “el mayor ojo del mundo que mirará al cielo”.
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VLT de ESO en Paranal, Chile. © ESO |
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Artículo original: ESO Press Release 23/09.
Título: “Milky Way's super-efficient particle accelerators caught in the act”
Fecha: junio 25, 2009
Enlace con el artículo original: aquí
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