Agencias, Ciudad de México.- El telescopio chino LHAASO ha localizado por primera vez un súper acelerador de rayos cósmicos, con emisiones de energía superiores a 10 petaelectronvoltios (PeV).
La emisión proviene del interior de una estructura de burbuja gigante de rayos gamma de energía ultraalta en la región de formación estelar Cygnus, a 4,600 años luz, tal y como publican en Science Bulletin cientificos del Instituto de Física de Alta Energía de la Academia de Ciencias de China.
Los rayos cósmicos son partículas cargadas provenientes del espacio exterior, compuestas principalmente por protones. El origen de los rayos cósmicos es una de las cuestiones fronterizas más importantes de la astrofísica moderna. Las mediciones de los rayos cósmicos en las últimas décadas han revelado una ruptura de alrededor de 1 PeV en el espectro de energía (es decir, la distribución de la abundancia de los rayos cósmicos en función de la energía de las partículas), que se llama la ‘rodilla’ del espectro de energía de los rayos cósmicos debido a su forma que se asemeja a una articulación de rodilla.
Los científicos creen que los rayos cósmicos con energía inferior a la ‘rodilla’ se originan en objetos astrofísicos dentro de la Vía Láctea, y la existencia de la ‘rodilla’ también indica que el límite de energía para acelerar los protones de la mayoría de las fuentes de rayos cósmicos en la Vía Láctea está alrededor de unos pocos PeV. Sin embargo, el origen de los rayos cósmicos en la región de la ‘rodilla’ sigue siendo un misterio sin resolver y uno de los temas más intrigantes en la investigación de los rayos cósmicos en los últimos años.
Observation of a ultra-high-energy gamma-ray bubble powered by a super PeVatron with the Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO)
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En el nuevo estudio, LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory) ha descubierto una estructura de burbuja gigante de rayos gamma de energía ultraalta en la región de formación de estrellas Cygnus, con múltiples fotones que exceden 1 PeV dentro de la estructura, con la energía más alta alcanzando 2,5 PeV, lo que indica la presencia de un súper acelerador de rayos cósmicos dentro de la burbuja, que acelera continuamente partículas de rayos cósmicos de alta energía con energías de hasta 20 PeV y las inyecta en el espacio interestelar.
Estos rayos cósmicos de alta energía chocan con el gas interestelar y producen rayos gamma. La intensidad de estos fotones de rayos gamma está claramente correlacionada con la distribución del gas circundante, y el cúmulo estelar masivo (la asociación OB, Cygnus OB2) cerca del centro de la burbuja es el candidato más prometedor para el súper acelerador de rayos cósmicos. Cygnus OB2 está compuesto por muchas estrellas jóvenes, calientes y masivas con temperaturas superficiales que superan los 35,000 °C (estrellas de tipo O) y los 15,000 °C (estrellas de tipo B).
La luminosidad de la radiación de estas estrellas es de cientos a millones de veces mayor que la del sol, y la enorme presión de la radiación elimina el material de la superficie de las estrellas, formando vientos estelares dinámicos con velocidades de hasta miles de kilómetros por segundo. La colisión de vientos estelares con el medio interestelar circundante y la violenta colisión entre vientos estelares han creado sitios ideales para una aceleración eficiente de partículas, según los investigadores.
Este es el primer súper acelerador de rayos cósmicos identificado hasta el momento. Con el aumento del tiempo de observación, se espera que LHAASO detecte más aceleradores de rayos súper cósmicos y, con suerte, resuelva el misterio del origen de los rayos cósmicos en la Vía Láctea.
La observación de LHAASO también ha indicado que el súper acelerador de rayos cósmicos dentro de la burbuja aumenta significativamente la densidad de los rayos cósmicos en el espacio interestelar circundante, superando con creces el nivel promedio de rayos cósmicos en la Vía Láctea. La extensión espacial del exceso de densidad incluso excede el rango observado de burbujas, proporcionando una posible explicación para el exceso de emisión difusa de rayos gamma del Plano Galáctico detectado previamente por LHAASO.
An ultrahigh-energy Gamma-ray bubble powered by a super PeVatron https://t.co/4o3ZyJsZAp pic.twitter.com/zDLBgbEXv1
— Bryan Kelly (@BryanKeIIy) February 22, 2024
