El origen de los rayos cósmicos, partículas de alta energía del espacio exterior que impactan constantemente en la Tierra, es una de las preguntas abiertas más desafiantes en astrofísica. Ahora, una nueva investigación publicada en la revista Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society arroja nueva luz sobre el origen de esas partículas energéticas.
Descubierto hace más de cien años y considerado un riesgo potencial para la salud de las tripulaciones de aviones y los astronautas, se cree que los rayos cósmicos son producidos por ondas de choque, por ejemplo, los que resultan de explosiones de supernovas. Los rayos cósmicos más enérgicos que cruzan el universo llevanDe 10 a 100 millones de veces la energía generada por los colisionadores de partículas, como el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN.
La nebulosa Cangrejo, el remanente de una explosión de supernova que se observó hace casi mil años en AD1054, es uno de los objetos mejor estudiados en la historia de la astronomía y una fuente conocida de rayos cósmicos. Emite radiación a través de todo el electromagnéticoespectro, desde rayos gamma, luz ultravioleta y visible, hasta infrarrojos y ondas de radio. La mayor parte de lo que vemos proviene de partículas muy energéticas electrones, y los astrofísicos pueden construir modelos detallados para tratar de reproducir la radiación que emiten estas partículas.
El nuevo estudio, realizado por Federico Fraschetti en la Universidad de Arizona, EE. UU., Y Martin Pohl en la Universidad de Potsdam, Alemania, revela que la radiación electromagnética que fluye desde la nebulosa Cangrejo puede originarse de una manera diferente a lo que los científicos han pensado tradicionalmente:todo el zoológico de radiación puede potencialmente unificarse y surgir de una sola población de electrones, una hipótesis que anteriormente se consideraba imposible.
Según el modelo generalmente aceptado, una vez que las partículas alcanzan un límite de choque, rebotan hacia adelante y hacia atrás muchas veces debido a la turbulencia magnética. Durante este proceso ganan energía, de manera similar a una pelota de tenis que rebota entre dosraquetas que se mueven constantemente más cerca una de la otra, y que se acercan cada vez más a la velocidad de la luz. Tal modelo sigue una idea presentada por el físico italiano Enrico Fermi en 1949.
"Los modelos actuales no incluyen lo que sucede cuando las partículas alcanzan su mayor energía", dijo Federico, científico del personal de los Departamentos de Ciencias Planetarias, Astronomía y Física de la Universidad de Arizona. "Solo si incluimos un proceso diferente de aceleración, en el que el número de partículas de mayor energía disminuye más rápido que a menor energía, podemos explicar todo el espectro electromagnético que vemos. Esto nos dice que si bien la onda de choque es la fuente de la aceleración de las partículas, los mecanismos deben ser diferentes."
El coautor Martin Pohl agregó: "El nuevo resultado representa un avance importante para nuestra comprensión de la aceleración de partículas en objetos cósmicos, y ayuda a descifrar el origen de las partículas energéticas que se encuentran en casi todas partes del universo".
Los autores concluyen que se necesita una mejor comprensión de cómo se aceleran las partículas en las fuentes cósmicas, y cómo funciona la aceleración cuando la energía de las partículas se vuelve muy grande. Varias misiones de la NASA, incluidas ACE, STEREO y WIND, se dedican a estudiarlas propiedades similares de los choques causados por explosiones de plasma en la superficie del Sol a medida que viajan a la Tierra, y por lo tanto, pueden agregar información vital sobre estos efectos en el futuro cercano.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Real Sociedad Astronómica RAS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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