Aunque el agujero negro supermasivo de nuestra galaxia es relativamente plácido, el centro de la Vía Láctea donde reside no es un lugar plácido. Su ubicación extrema está plagada de lo que podría describirse mejor como travesuras a escala épica.
Ahora puede agregar un poderoso acelerador cósmico conocido como PeVatron a su lista de bromas. Un observatorio en lo alto de las montañas de México ha registrado emisiones repetidas de algunos de los rayos gamma de mayor energía jamás registrados desde un solo punto cercano al centro galáctico.
Se desconoce la naturaleza de esta fuente, denominada HAWC J1746-2856, pero, durante un período de siete años, el agua de gran altitud Cherenkov (HAWC) registró 98 eventos de rayos gamma con niveles de energía superiores a 100 teraelectronvoltios.
“Estos resultados son un vistazo al centro de la Vía Láctea con energías de un orden de magnitud más altas que nunca antes vistas”. dice el físico Pat Harding del Laboratorio Nacional de Los Álamos.
“La investigación confirma por primera vez una fuente PeVatron de rayos gamma de energía ultraalta en un lugar de la Vía Láctea conocido como la Cordillera del Centro Galáctico, lo que significa que el centro galáctico alberga algunos de los procesos físicos más extremos del Universo”.
Los PeVatrones son lo que se obtiene cuando se mezclan rayos cósmicos (en su mayoría protones cargados y núcleos atómicos que fluyen por el espacio casi a la velocidad de la luz) y aceleradores de partículas naturales gigantes. Entornos como los restos de supernovas, las estrellas que nacen y los potentes campos magnéticos alrededor de los agujeros negros supermasivos pueden ser PeVatrons.
Si el acelerador de partículas es lo suficientemente fuerte, puede acelerar los rayos cósmicos a energías extremadamente altas, hasta rangos de teraelectronvoltios, es decir, un billón de electronvoltios.
A pesar de su potencia, estos aceleradores de alta energía no son fáciles de encontrar.
“Muchos de esos procesos son tan raros que no se esperaría que ocurrieran en nuestra galaxia, o ocurren en escalas que no se correlacionan con el tamaño de nuestra galaxia”. Harding explica. “Por ejemplo, un agujero negro que se coma a otro agujero negro sería un evento que sólo se esperaría fuera de nuestra galaxia”.
Cuando el rayo cósmico acelerado se desacelera repentinamente, debido a una interacción con algo más en el espacio, como un campo magnético o una nube de polvo, la energía que transporta se libera en forma de radiación gamma.
Gama La radiación no puede viajar muy lejos en la atmósfera de la Tierra, lo que significa que no podemos detectarla directamente desde el suelo.
Sin embargo, cuando entran en nuestra atmósfera, sus interacciones con otras moléculas distribuyen su intensa energía, rompiéndolas en una lluvia de partículas inofensivas y de menor energía. Estos pueden detectarse utilizando detectores Cherenkov subterráneos como HAWC. Los físicos pueden entonces reconstruir la gamaun rayo que produjo la lluvia, e incluso averiguar de qué parte del cielo vino.
HAWC es particularmente sensible a las energías de teraelectronvoltios y ha realizado varias detecciones revolucionarias, incluida la primera detección de Rayos gamma TeV del Sol.
Un equipo dirigido por el físico Sohyoun Yu Cárcaron de la Universidad de Maryland encontró signos de PeVatrons en una gran cantidad de datos de HAWC recopilados durante 2.546 días. Y, curiosamente, 98 de esas señales parecen haber venido de la misma fuente puntual en el centro de la Vía Láctea.
Bautizado como HAWC J1746-2856, el acelerador escupe la emisión más poderosa jamás observada desde el centro galáctico.
El equipo aún tiene que determinar la identidad de HAWC J1746-2856, y no se conocen restos de supernova que coincidan con la ubicación de la fuente. Hay dos cosas en esa vecindad que podrían ser responsables de la emisión: el agujero negro supermasivo alrededor del cual gira la galaxia, Sagitario A*; y un emisor de rayos gamma conocido, pero no identificado, llamado HESS J1746-285, cerca de una característica galáctica conocida como Arco radiofónico.
Aunque los investigadores no pudieron discernir la naturaleza de la fuente, sus hallazgos confirman la existencia de un PeVatron en el centro galáctico.
Los resultados también nos dicen algunas otras cosas. Revelan que la densidad de los rayos cósmicos es mayor que el promedio galáctico en el centro galáctico, por ejemplo, lo que sugiere una fuente de protones recientemente acelerados en la región.
Pero es posible que tengamos que esperar a que las observaciones de la próxima generación de detectores Cherenkov ayuden a resolver el extraño misterio de HAWC J1746-2856.
La investigación ha sido publicada en Las cartas del diario astrofísico.
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