12/11/2012 - Descubierta una nueva fuente de rayos cósmicos

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Astrónomos europeos han descubierto una fuente nueva de rayos cósmicos procedente de las proximidades del cúmulo estelar Arches, cercano al centro de la Vía Láctea.

Según los investigadores, estas partículas se aceleraron mediante la onda de choque generada por decenas de miles de estrellas jóvenes desplazándose a una velocidad cercana a los 700.000 km/h.

La peculiaridad de este descubrimiento radica en que el origen de estas partículas es distinto al de los rayos cósmicos que halló hace exactamente cien años Victor Hess y que se originan en las supernovas.

Los resultados de su trabajo se han publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.

El descubrimiento, realizado por investigadores del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia (CNRS) y del Comisariado de la Energía Atómica de Francia y las Energías Alternativas (CEA), fue posible gracias al satélite astronómico de rayos X europeo XMM-Newton. Éste posee además la particularidad de ser el mayor satélite científico jamás construido en Europa. Los espejos de su telescopio son de los más potentes del mundo y la sensibilidad de sus cámaras permite observar el espacio con mucho mayor detalle que cualquier otro satélite de rayos X anterior a él.

El físico austríaco Victor Franz Hess descubrió hace cien años los rayos cósmicos al percatarse de la existencia de una radiación ionizante de origen extraterrestre. Cuando cierto tipo de estrellas estalla al final de su ciclo de vida se produce una supernova que expulsa materia a velocidades supersónicas. La onda de choque generada acelera las partículas del entorno, provocando que algunos núcleos atómicos cobren una energía cinética muy alta que les permite alcanzar la atmósfera terrestre.

Los rayos cósmicos de baja energía -aquellos cuya energía cinética es menor a 500 millones de electronvoltios- no se detectan fácilmente en las cercanías de la Tierra debido a que el viento solar evita que entren en la heliosfera. Por esta razón no se conocen en profundidad ni su composición química ni su flujo fuera del Sistema Solar, si bien los datos sugieren que su función en la Vía Láctea es relevante. Por ejemplo se sugiere que la ionización y el calentamiento que provocan en las nubes interestelares más densas podrían regular la formación de estrellas.

El equipo de astrónomos referido comenzó su investigación mediante el estudio de la emisión de rayos X que en teoría debía generarse por los rayos cósmicos de baja energía del medio interestelar. A continuación buscaron indicios de esta emisión teórica en los datos de rayos X obtenidos por XMM-Newton desde su lanzamiento en 1999. El análisis de las propiedades de las emisiones de rayos X procedentes del hierro interestelar obtenidas por el satélite reveló los rastros de una población de iones de gran tamaño y dotada de gran velocidad situada en las cercanías del cúmulo Arches, a cerca de cien años luz del centro de la Vía Láctea. Los astrónomos calcularon que las estrellas de este cúmulo se desplazan al unísono a una velocidad cercana a los 700 000 km/h. Por tanto, casi con toda probabilidad, los rayos cósmicos se produjeron en la colisión a alta velocidad del cúmulo estelar con una nube de gas interpuesta en su camino. En esta región concreta la densidad energética de los iones acelerados es unas mil veces mayor que la de los rayos cósmicos en el entorno del Sistema Solar.

Gracias a este estudio, se ha logrado todo un hito: descubrir por primera vez la presencia de una fuente importante de rayos cósmicos de baja energía fuera del Sistema Solar. En él se muestra que las ondas de choque de la supernova no son el único fenómeno capaz de otorgar una aceleración masiva a los núcleos atómicos de la Vía Láctea. Los resultados obtenidos posibilitan la identificación de fuentes de iones nuevas en el medio interestelar, lo cual podría aumentar el conocimiento que se posee sobre la influencia de estas partículas de energía en la formación de estrellas.

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Astronomy & Astrophysics

CNRS

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