Julio 29, 2023.
Los Rayos Cósmicos, El Poder del Cosmos. Parte II. Julio 23, 2023.
(Ver post anterior, “Los Rayos Cósmicos, El Poder del Cosmos. Parte I”)
La energía de los Rayos Cósmicos (RC) se encuentra en el orden de los Peta Electronvoltios o PeV, esto es eV, es una descomunal cantidad de energía que obtienen partículas subatómicas y núcleos de átomos, logrando recorrer el Cosmos a velocidades relativistas. Por ahora, los humanos sólo pueden acelerar hadrones y leptones a velocidades relativistas, usando energías del orden de los Tera Electronvoltios o TeV ( eV) en limitadas instalaciones circulares; ellas son los aceleradores de partículas como el LHC del CERN y el FERMILAB. Conocer los detalles de cómo la naturaleza puede acelerar a casi c la variedad de partículas presentes en los RC, es uno de los grandes temas de la Física.
El PeVatrón, Una Generador Natural de Rayos Cósmicos
Los físicos llaman a una fuente de Rayos Cósmicos, PeVatrón, nombre derivado de la medida de la energía que ellos producen. Usando datos del sofisticado Telescopio Espacial de Rayos Gamma FERMI (NASA), físicos de la Universidad de Wisconsin descubrieron (2022) la primera fuente de Rayos Cósmicos, el primer PeVatrón. Este se encuentra en la constelación del norte celeste, CEFEO (Rey de Etiopía, esposo de Casiopea y padre de Andrómeda).
Desde esa dirección en el cielo, el Telescopio Fermi captó una emisión de Rayos Gamma (RG) de 1 GEV, específicamente desde el objeto G106.3+2.7 (a 2.600 AL), un remanente de supernova formado por gas y polvo, muy cercano al pulsar J2229+6114. Esta emisión de RG es característica de la interacción de los RC con gas interestelar, esto es, cuando los RC chocan con las partículas del gas en medio de las estrellas, se produce una emisión de RG de altísima energía.
El Evento Cósmico de Cefeo. El Pevatrón G106.3+2.7
Hace 10.000 años una estrella gigante en Cefeo, se inflamó como supernova y expulsó múltiples capas de su materia estelar al espacio, dejando una estrella de neutrones pulsante y sus restos estelares. La materia estelar remanente de la supernova, es G106.3+2.7, y el pulsar es J2229+6114. Es en estos restos del colapso estelar en donde se originó el PeVatrón.
Las partículas de plasma del viento estelar de la propia estrella colapsada, y partículas de plasma provenientes del medio interestelar son atrapadas por los intensos y diversos campos magnéticos de las ondas en expansión de G106.3+2.7, moviéndolas dentro de la nube de un lado a otro, acelerándolas. Las diversas partículas (leptones, hadrones y núcleos atómicos) progresivamente van ganando energía sostenidas por los intensos campos magnéticos, hasta que su energía es tan grande que excede su confinamiento magnético estelar, y son expulsadas al medio interestelar a velocidades cercanas a las de la Luz, convirtiéndose así en Rayos Cósmicos.
Algunos de estos RC generados por el PeVatrón G106.3+2.7 en su veloz existencia, chocan con materia interestelar y emiten pulsos de Rayos Gamma, que el maravilloso Telescopio Espacial Fermi capta por medio de su principal instrumento, el Large Area Telescope.
El FERMI
El telescopio espacial Fermi o Fermi Gamma-ray Space Telescope (FGRST), es una extraordinario observatorio ubicado en órbita geocéntrica baja; es operado por NASA y por el U. S. Department of Energy desde 2008.
El Futuro
Se necesitan más detalles para entender el mecanismo de los PeVatrones, cómo se crea una fuente capaz de acelerar hasta casi c partículas masivas (livianas y pesadas), las cuales cruzan el Cosmos haciendo pedazos los átomos que se interponen en su camino.
Las grandes mentes del mundo de la física trabajan para conocer mejor los RC, hoy parece una tarea titánica, pero eso es lo que hacen los científicos, aventurarse hacia lo desconocido con las matemáticas y la razón para entender la Naturaleza.
Por OAGE
Física 1643.
Referencias: Fermi Space Telescope – NASA.
Physical Review Letters, Agosto 10, 2022
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