El detector de rayos cósmicos de superficie del experimento Telescope Array (TA), situado en Utah, EE.UU., registró la presencia de un rayo cósmico a su paso rápidamente a través de la atmósfera terrestre el 27 de mayo de 2021. Los científicos han confirmado en observaciones realizadas por la Universidad de Tokio y la Universidad de Utah revelan que los rayos cósmicos con una energía tan colosal son excepcionalmente raros. Su origen, a día de hoy, sigue siendo un misterio.

‘Amaterasu’, un poderoso rayo cósmico que los astrofísicos no saben de dónde procedeOsaka Metropolitan University / L-INSIGHT, Kyoto University / Ryuunosuke Takeshige.

Rayos cósmicos

Los rayos cósmicos son partículas cargadas que viajan por el espacio y caen sobre la Tierra constantemente. Y este, es el segundo rayo más poderoso de la historia. El primero, tuvo lugar en 1991 cuando el experimento High Resolution Fly’s Eye detectó este otro rayo cósmico de mayor energía que fue bautizado con el nombre de “partícula Oh-My-God” (oh dios mío). Nada en nuestra galaxia tenía el poder de producir este rayo.

Desde entonces, se han observado más de 30 rayos cósmicos de energía ultraalta, aunque ninguno tan potente como el de 1991. Ninguna observación ha revelado aún su origen ni cómo pueden viajar a la Tierra.

El nuevo rayo cósmico ha sido bautizado como “Amaterasu”, en honor a la diosa sintoísta del Sol, cuyo nombre significa «La gran divinidad que ilumina el cielo» y el astrofísico de la Universidad Metropolitana de Osaka, Toshihiro Fujii, y sus colegas del Telescope Array Experiment han sido los encargados de publicas sus hallazgos al respecto en la revista Science.

Los rayos cósmicos chocan contra los niveles superiores de la atmósfera de la Tierra con bastante frecuencia, y los científicos los estudian midiendo la lluvia de partículas secundarias que caen después de que un rayo cósmico se desintegra. La mayoría de esos rayos cósmicos normales transportan un exaelectronvoltio (EeV) de energía.

Este misterioso rayo cósmico probablemente sea un núcleo de partículas cargadas de algún tipoMidjourney/Sarah Romero

Pero la pequeña partícula transportaba más de 240 exaelectronvoltios (EeV) de energía, o 2,4 x 1020 electronvoltios, solo superada por la famosa partícula Oh-Dios mío que llegó a 320 exaelectronvoltios. Este suceso activó 23 detectores dentro del Telescope Array, que comprende un total de 507 detectores de superficie (con un área de detección efectiva de 700 kilómetros cuadrados) y se extendió a lo largo de 48 kilómetros cuadrados. La energía de esta partícula subatómica, invisible a simple vista, equivale a dejar caer un ladrillo sobre el dedo del pie desde la altura de la cintura, dicen los expertos.

Pero, ¿y la fuente?

«Las partículas tienen tanta energía que no deberían verse afectadas por los campos magnéticos galácticos y extragalácticos. Deberíamos poder señalar de dónde vienen en el cielo», explica el físico John Matthews de la Universidad de Utah y miembro de la colaboración Telescope Array que hizo el descubrimiento. «Pero en el caso de la partícula Oh-Dios mío y esta nueva partícula, se rastrea su trayectoria hasta su fuente y no hay nada con suficiente energía para haberla producido ¿qué diablos está pasando?».

Ha sido bautizado Amaterasu en honor a la diosa japonesa del sol.Midjourney/Sarah Romero

Es un misterio. Los científicos no han podido rastrear la nueva partícula hasta una fuente concreta . Parece provenir de una región desierta del universo conocida como vacío cósmico o Vacío Local, donde no hay nada obvio de dónde pueda haberse originado; es una zona deshabitada del espacio que bordea la Vía Láctea.

«Estos eventos parecen venir de lugares completamente diferentes en el cielo. No es que haya una fuente misteriosa. Podrían ser defectos en la estructura del espacio-tiempo, cuerdas cósmicas en colisión. Quiero decir, estoy completamente loco, son ideas que a la gente se le ocurren porque no hay una explicación convencional», aclara John Belz, profesor de la Universidad y coautor del estudio.

Nuestra atmósfera nos protege de los rayos cósmicos, pero seguimos teniendo algunas formas bastante efectivas de detectarlos, ya que al chocar con otras partículas al incidir en la atmósfera dicho rayo cósmico, se produce una lluvia de partículas que cae a la Tierra y contamos con observatorios encargados de detectar estas partículas asociándolas al rayo cósmico que las produjo.

El rayo parece provenir de una región vacía del universoMidjourney/Sarah Romero

Referencias: 

  • Telescope Array Collaboration. 2023. An extremely energetic cosmic ray observed by a surface detector array. Science 382 (6673): 903-907; doi: 10.1126/science.abo5095
  • Deligny, O. (2019). The energy spectrum of ultra-high energy cosmic rays measured at the Pierre Auger Observatory and at the Telescope Array. Proceedings of 36th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2019). https://doi.org/10.22323/1.358.0234.
  • Aloisio, R. (2022). Ultra High Energy Cosmic Rays an overview. Journal of Physics: Conference Series, 2429. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2429/1/012008.
  • Venters, T., Hamaguchi, K., Brandt, T., Ajello, M., Blumer, H., Briggs, M., Coppi, P., D’Ammando, F., Becker, M., Fields, B., Guiriec, S., Hewitt, J., Humensky, B., Hunter, S., Li, H., Lien, A., Longo, F., Marcowith, A., Mcenery, J., Ojha, R., Pavlidou, V., Prescod-Weinstein, C., Santander, M., Tomsick, J., Wadiasingh, Z., & Walter, R. (2019). Energetic Particles of Cosmic Accelerators I: Galactic Accelerators. arXiv: High Energy Astrophysical Phenomena. https://doi.org/10.13016/M2HSPH-XPHV.
  • Isar, P. (2015). Space-atmospheric interactions of energetic cosmic rays. , 1645, 349-352. https://doi.org/10.1063/1.4909599.
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