Un análisis combinado de datos del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA y el Sistema Estereoscópico de Alta Energía HESS, un observatorio terrestre en Namibia, sugiere que el centro de nuestra Vía Láctea contiene una "trampa" que concentra algunas de lasrayos cósmicos de mayor energía, entre las partículas más rápidas de la galaxia.
"Nuestros resultados sugieren que la mayoría de los rayos cósmicos que pueblan la región más interna de nuestra galaxia, y especialmente los más energéticos, se producen en regiones activas más allá del centro galáctico y luego se ralentizan a través de interacciones con nubes de gas", dijo el autor principalDaniele Gaggero, de la Universidad de Amsterdam. "Esas interacciones producen gran parte de la emisión de rayos gamma observada por Fermi y HESS"
Los rayos cósmicos son partículas de alta energía que se mueven a través del espacio a casi la velocidad de la luz. Alrededor del 90 por ciento son protones, con electrones y los núcleos de varios átomos que forman el resto. En su viaje a través de la galaxia, estas partículas cargadas eléctricamente sonafectados por campos magnéticos, que alteran sus caminos y hacen imposible saber dónde se originaron.
Pero los astrónomos pueden aprender sobre estos rayos cósmicos cuando interactúan con la materia y emiten rayos gamma, la forma de luz de mayor energía.
En marzo de 2016, los científicos de HESS Collaboration informaron evidencia de rayos gamma de la actividad extrema en el centro galáctico. El equipo encontró un brillo difuso de rayos gamma que alcanzó casi 50 billones de voltios de electrones TeV. Eso es unas 50 veces mayor quelas energías de rayos gamma observadas por el Telescopio de área grande LAT de Fermi. Para poner estos números en perspectiva, la energía de la luz visible varía de aproximadamente 2 a 3 electronvoltios.
La nave espacial Fermi detecta los rayos gamma cuando entran al LAT. En el suelo, HESS detecta la emisión cuando la atmósfera absorbe los rayos gamma, lo que desencadena una cascada de partículas que produce un destello de luz azul.
En un nuevo análisis, publicado el 17 de julio en la revista Cartas de revisión física , un equipo internacional de científicos combinó datos LAT de baja energía con observaciones HESS de alta energía. El resultado fue un espectro continuo de rayos gamma que describe la emisión del centro galáctico en un lapso de energía mil veces mayor.
"Una vez que restamos las fuentes de puntos brillantes, encontramos un buen acuerdo entre los datos LAT y HESS, lo que fue algo sorprendente debido a las diferentes ventanas de energía y las técnicas de observación utilizadas", dijo el coautor Marco Taoso del Instituto de Física Teórica enInstituto Nacional de Física Nuclear de Madrid e Italia INFN en Turín.
Este acuerdo indica que la misma población de rayos cósmicos, en su mayoría protones, que se encuentra en el resto de la galaxia es responsable de los rayos gamma observados desde el centro galáctico. Pero la mayor proporción de energía de estas partículas, las que alcanzan los 1000 TeV, se mueven a través de la región de manera menos eficiente que en cualquier otro lugar de la galaxia. Esto da como resultado un brillo de rayos gamma que se extiende a las energías más altas que HESS observó.
"Los rayos cósmicos más enérgicos pasan más tiempo en la parte central de la galaxia de lo que se pensaba anteriormente, por lo que causan una impresión más fuerte en los rayos gamma", dijo el coautor Alfredo Urbano de la Organización Europea para la Investigación Nuclear CERN enGinebra e INFN Trieste.
Este efecto no está incluido en los modelos convencionales de cómo los rayos cósmicos se mueven a través de la galaxia. Pero los investigadores muestran que las simulaciones que incorporan este cambio muestran un acuerdo aún mejor con los datos de Fermi.
"Las mismas colisiones de partículas responsables de producir estos rayos gamma también deberían producir neutrinos, las partículas fundamentales más rápidas, livianas y menos entendidas", dijo el coautor Antonio Marinelli de INFN Pisa. Los neutrinos viajan directamente a nosotros desde sus fuentes porqueapenas interactúan con otra materia y porque no llevan carga eléctrica, por lo que los campos magnéticos no los influyen.
"Experimentos como IceCube en la Antártida están detectando neutrinos de alta energía desde más allá de nuestro sistema solar, pero identificar sus fuentes es mucho más difícil", dijo Regina Caputo, miembro del equipo de Fermi en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, quienno participó en el estudio. "Los hallazgos de Fermi y HESS sugieren que el centro galáctico podría detectarse como una fuente fuerte de neutrinos en el futuro cercano, y eso es muy emocionante".
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Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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