Durante más de un siglo, los científicos han sido fascinados por poderosos misterios que pasan por los rayos cósmicos en el universo.
Estas partículas de alta energía penetran a través del espacio a casi velocidad y bombardean la tierra desde las profundidades de la galaxia de la Vía Láctea. ¿Pero exactamente de dónde vinieron?
Ahora, la investigación innovadora de astrofísicos de la Universidad Estatal de Michigan (MSU) nos acerca a la respuesta.
Dos nuevas investigaciones, dirigidas por el Dr. Shuo Chang, profesor asistente en Física y Astronomía, explora los esquivos orígenes de los rayos cósmicos y los entornos extremos que los crean.
Los hallazgos proporcionan una visión valiosa de los aceleradores espaciales que disparan estas partículas a grandes distancias interestelares.
¿Qué son los rayos cósmicos y por qué son importantes?
Los rayos cósmicos se componen principalmente de protones y núcleos, algunos que llevan millones de veces mayores de energía que los logrados con aceleradores de partículas humanas.
Vienen de algunos de los eventos astrofísicos más enérgicos y violentos del universo, incluidos agujeros negros, explosiones de supernova y regiones formadoras de estrellas.
Sin embargo, los rayos cósmicos son más que solo curiosidad del espacio profundo. Están estrechamente relacionados con la vida en la tierra. Cada segundo, aproximadamente 100 billones de neutrinos cósmicos (pequeñas partículas fantasmales asociadas con rayos cósmicos) pasan a través del cuerpo. Estos neutrinos proporcionan pistas sobre los poderosos eventos que produjeron rayos cósmicos en primer lugar.
Descubrir las causas de los rayos cósmicos no solo responde preguntas de larga data en astrofísica, sino que también abre nuevas puertas para comprender la evolución de la galaxia, el comportamiento de la materia oscura y el ciclo de vida de las estrellas.
Crack de casos: MSU investiga el acelerador de partículas espaciales
La investigación del Dr. Zhang se centra en la identificación de Pevatrons. Este es un fenómeno astrofísico, o 1 millón de evoltios, que pueden acelerar las partículas a la energía petalisectronvolt.
Estos aceleradores de partículas espaciales son raros y difíciles de estudiar, pero el equipo de Zhang está haciendo un progreso importante.
En uno de los documentos recientemente publicados, el investigador posterior al doctor Stephen Dikerby analizó datos del Observatorio de Ducha Aérea Avanzada a gran escala (LHAASO) que detectó un posible Pevatron.
El equipo estudió los objetos utilizando datos de rayos X del telescopio espacial XMM-Newton y descubrió la nebulosa del viento del pulsar, una burbuja de partículas de alta energía que fue energizada por estrellas de neutrones giratorias rápidamente.
Esta fue una de las primeras veces que los investigadores identificaron con confianza a Pevatron como un tipo específico de fuente de rayos cósmicos. Este descubrimiento acerca a los científicos un paso más cerca de comprender cómo funcionan estos enigmáticos aceleradores.
Los estudiantes participan en la exploración de la galaxia
En el segundo estudio, tres estudiantes universitarios, Ella era Amiriwalker y Shaankarim.
Su análisis ayudó a establecer límites superiores de las emisiones de rayos X de estas regiones y sentó las bases para futuras investigaciones.
Estos hallazgos no son solo un avance en la ciencia de los rayos cósmicos, sino también una oportunidad importante para que los estudiantes contribuyan a la astrofísica de vanguardia.
¿Qué sigue para la búsqueda del origen de los rayos cósmicos?
El equipo de Zhang integrará datos del Observatorio de Neutrinos ICECube con observaciones de las extensiones de rayos X y rayos gamma.
Uno de los enfoques es comprender por qué algunas fuentes de rayos cósmicos emiten neutrinos.
Su investigación continúa llenando los campos de la astronomía y la física de partículas con el apoyo financiero de la NASA y la Fundación Nacional de Ciencias.
Rayos cósmicos: ventanas al espacio extremo
Como muestra la investigación de MSU, la investigación de rayos cósmicos es más que un ejercicio teórico. Estas partículas místicas pueden cambiar nuestra comprensión de la física y el universo en sí al llevar los secretos de algunos de los entornos más extremos del universo y revelando sus orígenes.
Ya sea que identifique la nebulosa del viento del pulsar o colaborara a través de disciplinas científicas, los investigadores abordan la pregunta espacial que ha permanecido durante más de 100 años. ¿De dónde vienen los rayos cósmicos?
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