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Claves sobre el misterioso origen de los rayos cósmicos

Fuente: ESO

 

En el año 1006, pudo verse una nueva estrella en los cielos australes, y su presencia fue ampliamente registrada por todo el mundo. Era muchas veces más brillante que el planeta Venus y podría haber rivalizado en brillo con la Luna. Era tan brillante en su máximo que arrojaba una sombra y era visible durante el día. Más recientemente los astrónomos han identificado la ubicación de la supernova y la han nombrado SN 1006. También han encontrado un refulgente anillo de material en expansión en la constelación austral de Lupus (El Lobo) que constituye los restos de la vasta explosión.

Durante mucho tiempo se creyó que este tipo de remanentes de supernova se encuentran donde se forman cierto tipo de rayos cósmicos — partículas de muy alta energía originadas fuera del Sistema Solar que viajan a una velocidad cercana a la de la luz —. Pero hasta ahora los detalles de cómo ocurre esto han sido un misterio.

Un equipo de astrónomos liderados por Sladjana Nikolić (Instituto Max Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania [1]) ha utilizado el instrumento VIMOS, instalado en el telescopio VLT, para observar, con más detalle que nunca, el remanente de SN 1006, de mil años de edad. Su intención era estudiar qué ocurría en el lugar en el que el material era eyectado de la supernova a gran velocidad, horadando la materia interestelar estacionaria — el frente de choque. Este frente de choque que se expande a gran velocidad es similar a la explosión sónica producida por un avión al superar la barrera del sonido y es un candidato natural a acelerador de partículas cósmico.

Por primera vez el equipo no solo ha obtenido información sobre el material del frente de choque en un punto, sino que también han dibujado un mapa de las propiedades del gas, y cómo esas propiedades cambian a lo largo del frente de choque. Esto ha proporcionado claves para resolver el misterio.

El resultado fue una sorpresa, ya que sugiere que en el gas de las regiones de choque había muchos protones moviéndose a altas velocidades [2]. Dado que no son los buscados rayos cósmicos de altas energías, podrían ser las “partículas-semilla” necesarias, que interactúan con el material del frente de choque para alcanzar las energías extremadamente altas requeridas y saltar al espacio en forma de rayos cósmicos.

Nikolić explica: “Es la primera vez que hemos sido capaces de obtener una imagen detallada de lo que está ocurriendo dentro y alrededor de un frente de choque de supernova. Encontramos evidencias de que hay una región que se está calentando de la forma en que lo haría si hubiera protones transportando la energía directamente desde detrás del frente de choque”.

El estudio fue el primero en usar un espectrógrafo de campo integral [3] para sondear las propiedades del frente de choque de los remanentes de supernova con tanto detalle. Ahora, el equipo está deseando aplicar este método a otros remanentes.

El coautor, Glenn van de Ven, del Instituto Max Planck de Astronomía, concluye: “Este innovador tipo de acercamiento observacional podría ser la clave para resolver el puzle de cómo se producen los rayos cósmicos en los remanentes de supernova”.

Notas

[1] Esta nueva evidencia surgió durante el análisis de los datos por Sladjana Nikolić (Instituto Max Planck de Astronomía) como parte de un trabajo para su tesis doctoral en la Universidad de Heidelberg.

[2] Estos protones se denominan supratermales, ya que se mueven mucho más rápido de lo esperado dada la temperatura del material.

[3] Esto se logra utilizando una de las funciones del instrumento VIMOS llamada unidad de campo integral, en la que la luz registrada en cada píxel se separa individualmente en los colores que la componen y se registra cada uno de esos espectros. El espectro puede después analizarse individualmente y ofrece información sobre las velocidades y las propiedades químicas de cada parte del objeto creado.

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