Durante más de diez años, el observatorio HESS en Namibia, administrado por una colaboración internacional de 42 instituciones en 12 países, ha estado mapeando el centro de nuestra galaxia en rayos gamma de muy alta energía. Estos rayos gamma son producidos por rayos cósmicosde la región más interna de la galaxia. Un análisis detallado de los últimos datos de HESS, publicado el 16 de marzo de 2016 en Naturaleza , revela por primera vez una fuente de esta radiación cósmica a energías nunca antes observadas en la Vía Láctea: el agujero negro supermasivo en el centro de la Galaxia, probablemente acelerará los rayos cósmicos a energías 100 veces más grandes que las logradas en elEl acelerador de partículas terrestres más grande, el LHC en el CERN.
La Tierra es constantemente bombardeada por partículas de alta energía protones, electrones y núcleos atómicos de origen cósmico, partículas que comprenden la llamada "radiación cósmica". Estos "rayos cósmicos" están cargados eléctricamente y, por lo tanto, son fuertemente desviados porlos campos magnéticos interestelares que impregnan nuestra galaxia. Su trayectoria a través del cosmos es aleatorizada por estas desviaciones, lo que hace imposible identificar directamente las fuentes astrofísicas responsables de su producción. Por lo tanto, durante más de un siglo, el origen de los rayos cósmicos sigue siendo unode los misterios más perdurables de la ciencia.
Afortunadamente, los rayos cósmicos interactúan con la luz y el gas en la vecindad de sus fuentes, produciendo rayos gamma. Estos rayos gamma viajan en líneas rectas, sin desviarse por los campos magnéticos y, por lo tanto, pueden rastrearse hasta su origen.-la energía del rayo gamma llega a la Tierra, interactúa con una molécula en la atmósfera superior, produciendo una lluvia de partículas secundarias que emiten un pulso corto de "luz de Cherenkov". Al detectar estos destellos de luz utilizando telescopios equipados con grandes espejos, fotos sensibles-detectores y electrónica rápida, se han identificado más de 100 fuentes de rayos gamma de muy alta energía en las últimas tres décadas. El observatorio HE.SS Sistema de alta energía estereoscópica en Namibia representa la última generación de tales conjuntos de telescopios.Es operado por científicos de 42 instituciones en 12 países, con importantes contribuciones de MPIK Heidelberg, Alemania, CEA y CNRS, Francia.
Hoy sabemos que los rayos cósmicos con energías de hasta aproximadamente 100 teraelectronvoltios TeV 1 son producidos en nuestra galaxia, por objetos como restos de supernovas y nebulosas de viento de púlsar. Sin embargo, los argumentos teóricos y las mediciones directas de los rayos cósmicos que llegan a la Tierra indican, que las fábricas de rayos cósmicos en nuestra galaxia deberían poder proporcionar partículas de hasta un petaelectronvolt PeV 2. Por lo menos, se han descubierto muchos aceleradores multi-TeV en los últimos años, hasta ahora la búsqueda de las fuentes de los más altosenergía Los rayos cósmicos galácticos, hasta ahora, no han tenido éxito.
Observaciones detalladas de la región del centro galáctico, realizadas por HESS en los últimos diez años y publicadas hoy en la revista Naturaleza, finalmente proporcione indicaciones directas para dicha aceleración de rayos cósmicos de PeV. Durante los primeros tres años de observaciones, HESS descubrió una fuente puntual muy poderosa de rayos gamma en la región del centro galáctico, así como la emisión difusa de rayos gamma del gigantenubes moleculares que lo rodean en una región de aproximadamente 500 años luz de diámetro. Estas nubes moleculares son bombardeadas por rayos cósmicos que se mueven cerca de la velocidad de la luz, que producen rayos gamma a través de sus interacciones con la materia en las nubes. Una coincidencia espacial notablemente buenaentre los rayos gamma observados y la densidad del material en las nubes indicaba la presencia de uno o más aceleradores de rayos cósmicos en esa región. Sin embargo, la naturaleza de la fuente seguía siendo un misterio.
Las observaciones más profundas obtenidas por HESS entre 2004 y 2013 arrojan nueva luz sobre los procesos que alimentan los rayos cósmicos en esta región. Según Aion Viana MPIK, Heidelberg, "la cantidad sin precedentes de datos y el progreso realizado en las metodologías de análisis nos permitemiden simultáneamente la distribución espacial y la energía de los rayos cósmicos ". Con estas medidas únicas, los científicos de HESS pueden por primera vez determinar la fuente de estas partículas:" En algún lugar dentro de los 33 años luz centrales de la Vía Láctea hay un"fuente astrofísica capaz de acelerar protones a energías de aproximadamente un petaelectronvoltio, continuamente durante al menos 1,000 años", dice Emmanuel Moulin CEA, Saclay. En analogía con el "Tevatron", el primer acelerador construido por el hombre que alcanzó energías de 1 TeV, esta nueva clase de acelerador cósmico se ha denominado "Pevatron". "Con HESS ahora podemos rastrear la propagación de protones de PeV en la región central de la galaxia", agrega StefanoGabici CNRS, París.
El centro de nuestra galaxia es el hogar de muchos objetos capaces de producir rayos cósmicos de alta energía, incluidos, en particular, un remanente de supernova, una nebulosa de viento de púlsar y un cúmulo compacto de estrellas masivas. Sin embargo, "el agujero negro supermasivoubicado en el centro de la galaxia, llamado Sgr A *, es la fuente más plausible de los protones PeV ", dice Felix Aharonian MPIK, Heidelberg y DIAS, Dublín, y agrega que" se pueden considerar varias regiones de aceleración posibles,en la vecindad inmediata del agujero negro, o más lejos, donde una fracción del material que cae en el agujero negro es expulsada al medio ambiente, iniciando así la aceleración de las partículas ".
La medición HESS de la emisión de rayos gamma se puede usar para inferir el espectro de los protones que han sido acelerados por el agujero negro central, revelando que Sgr A * es muy probable que acelere los protones a las energías PeV. Actualmente, estos protonesno puede explicar el flujo total de rayos cósmicos detectados en la Tierra ". Sin embargo, si nuestro agujero negro central estuvo más activo en el pasado", argumentan los científicos, "entonces podría ser responsable de la mayor parte de los rayos cósmicos galácticos".que se observan hoy en la Tierra ". Si es cierto, esto influiría dramáticamente en el debate centenario sobre el origen de estas partículas enigmáticas.
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Materiales proporcionado por CEA . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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