Los “aceleradores” de los agujeros negros nos arrojan misteriosos rayos cósmicos a la velocidad de la luz

Los “aceleradores” de los agujeros negros nos arrojan misteriosos rayos cósmicos a la velocidad de la luz

  • Un estudio ha revelado cómo los objetos cósmicos envían partículas aceleradas al espacio.
  • Los chorros de cuásares y supernovas pueden enviar peligrosos rayos cósmicos que impactan en la Tierra.
  • Por primera vez, un estudio ha demostrado cómo los rayos cósmicos se aceleran hasta casi la velocidad de la luz.

Un pequeño agujero negro está ayudando a los científicos a comprender cómo los misteriosos rayos cósmicos pueden viajar a través del universo y llegar a la Tierra a una velocidad cercana a la de la luz.

Constantemente nos llueven rayos cósmicos de alta energía desde el espacio, pero los científicos no saben mucho sobre ellos. Un misterio de larga data es cómo los rayos cósmicos pueden llegar a nuestro planeta a tales velocidades.

Por primera vez, los investigadores que observan el agujero negro han detectado un acelerador de partículas natural que acelera los rayos cósmicos que bombardean nuestro planeta.

“En los últimos años podríamos decir: ‘sí, hay una aceleración de las partículas. ¿Cómo? Imposible decirlo. Pero la hay'”, Laura Olivera-Nieto, autora del artículo e investigadora del Max-Institut Planck. für Kernphysik en Heidelberg, dijo a Business Insider.

“Ahora estamos entrando en una era en la que realmente podemos responder dónde y cómo”, afirmó.

Una impresión artística muestra chorros cósmicos emergiendo del microcuásar.

Una impresión artística muestra cómo los chorros alrededor de SS 433 encajan en la Nebulosa del Manatí.

Laboratorio de comunicación científica para MPIK/HESS



Los rayos cósmicos rápidos provienen de agujeros negros y estrellas en explosión

Nuestro planeta nada en un mar de rayos cósmicos. Estas partículas cargadas rebotan por el universo y traen consigo mucha energía.

Si estos rayos llegaran a nuestro planeta sin filtrar, la vida en la Tierra no sería posible. Los rayos cósmicos viajan casi a la velocidad de la luz; es tan rápido que pueden atravesar nuestros cuerpos como el aire, transportando tanta energía que nuestro ADN se haría trizas.

Ilustración artística de la astronomía de rayos cósmicos de energía ultraalta para aclarar fenómenos extremadamente energéticos.

Ilustración artística de la astronomía de rayos cósmicos de energía ultraalta para aclarar fenómenos extremadamente energéticos.

UNIVERSIDAD METROPOLITANA DE OSAKA/UNIVERSIDAD DE KYOTO/RYUUNOSUKE TAKESHIGE



Afortunadamente para nosotros, la atmósfera de nuestro planeta nos protege de las peores radiaciones. Pero sigue siendo importante que comprendamos cómo aparece en nuestro universo, especialmente a medida que cada vez más países invierten en hacer de los humanos una especie multiplanetaria en el futuro.

Y una de las cosas que realmente no entendemos es cómo alcanzan esa velocidad.

Mirando al corazón de un avión a reacción

Cuando los científicos observan los rayos cósmicos provenientes de cuásares y supernovas, generalmente solo ven una gran masa.

Los rayos cósmicos de alta energía provienen de quásares muy distantes: cuanto más cerca estuvieran, harían estallar la Vía Láctea, por lo que son difíciles de ver en detalle. Las supernovas pueden estar más cerca, pero envían rayos de baja energía, que son muy débiles cuando se ven desde un telescopio en la Tierra.

Pero un objeto cósmico cercano llamado SS 433 ha brindado una rara oportunidad de observar los rayos cósmicos con un detalle sin precedentes.

SS 433 es un microcuásar, lo que significa que es un pequeño agujero negro con una masa aproximadamente diez veces la masa del sol. Se encuentra en la Nebulosa Manatí, una nube de gas dejada por una estrella que explotó a unos 18.000 años luz de distancia.

“Se llama microcuásar porque es como una versión en miniatura de estas cosas”, dijo Olivera-Nieto.

La imagen muestra un chorro saliendo de un agujero negro

SS 443 se encuentra dentro de la Nebulosa Manatí, aproximadamente a 74 años luz de la Tierra.

NASA



Esto significa que es lo suficientemente débil como para estar cerca, pero lo suficientemente fuerte como para rechazar partículas de mayor energía que una supernova.

Hay otra razón por la que este microcuásar es tan “especial”, afirmó Olivera-Nieto. Estos artículos suelen tener lanzamientos que duran uno o dos días.

“Este ha tenido aviones durante 50 años, lo cual es extraordinario porque es el único que conocemos que está estancado en un estado”, dijo.

Cuando Olivera-Nieto y sus colegas examinaron este objeto, descubrieron que había un gran espacio entre los chorros. Pudieron ver pequeñas espirales alrededor del agujero negro, a aproximadamente 0,1 pársecs de distancia, luego nada, y los chorros reaparecieron a unos 75 años luz de distancia.

Los científicos creen que la brecha es donde las partículas se aceleran hasta cerca de la velocidad de la luz.

Un gif muestra una impresión artística del microcuásar donde se encontró el acelerador de partículas.

Impresión artística de los aviones alrededor de la SS 433.

Laboratorio de comunicación científica para MPIK/HESS



La ubicación del acelerador nos dice cómo funciona

Los científicos tienen tres teorías para explicar cómo funciona este acelerador natural de partículas.

La primera es que las líneas del campo magnético alrededor del agujero negro transportan estas partículas, y están bajo tal tensión que se rompen violentamente, impulsándolas al espacio.

Pero en este caso, el acelerador estaría bastante cerca del agujero negro.

Otra razón es que el agujero negro crea túneles que estimulan las partículas cuando rebotan en los lados. Pero entonces las partículas se volverían progresivamente más rápidas.

La observación favorece por primera vez una tercera hipótesis: las partículas chocan contra una pared invisible, llamada discontinuidad, que detiene abruptamente las partículas en su camino.

Este cambio de velocidad hace que se acumule energía alrededor de las partículas, dándoles esa velocidad cuando finalmente se abren paso.

La pregunta ahora es: ¿qué crea este shock?

“No lo sabemos porque es bastante intrigante porque ocurre simétricamente en ambos lados”, dijo Olivera-Nieto.

“Eso significa que está conectado de alguna manera al sistema mismo”, dijo.

Los resultados fueron publicados en la revista Science, revisada por pares.

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