01/Abr/08

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Los rayos cósmicos más energéticos no nos alcanzan

Según los resultados de los observatorios de rayos cósmicos, el High-Resolution Fly's Eye y el Auger, las partículas más energéticas de los rayos cósmicos nunca alcanzan la Tierra, de acuerdo a una predicción de hace más de 40 años

A la izquierda: Espejos del sistema detector de rayos cósmicos HiRes.

El límite Greisen-Zatsepin-Kuzmin (GZK) fue propuesto en 1966 porque, según los cálculos, cualquier partícula de rayo cósmico con una energía superior a un determinado valor, en su largo viaje hasta la Tierra, interaccionaría con la propia radiación del fondo cósmico producida por el Big Bang y que rellena el espacio vacío desde hace más 13.000 millones de años.

Demostrar la existencia de este límite GZK ha sido una meta de los investigadores en este campo durante los últimos 40 años. Ahora un grupo de 60 científicos de siete instituciones dice que la respuesta es que el límite existe.

La conclusión se basa en las observaciones realizadas por el observatorio de rayos cósmicos High Resolution Fly's Eye (HiRes) instalado en desierto de Utah y por el observatorio Auger en Argentina. Los datos muestran que la cantidad de rayos cósmicos ultra-energéticos decae una vez superado ese límite.

Lo paradójico es que estos datos contradicen los obtenidos por el detector AGASA en Japón, que observó 10 veces más rayos cósmicos ultra-energéticos, y que sugerían que no existía tal límite. También hay ciertas discrepancias menores entre los datos de los observatorios HiRes y Auger.

Según los datos de Auger, los rayos cósmicos más energéticos observados corresponderían a los procedentes de núcleos de galaxias activas, donde se cree que hay agujeros negros súper masivos.

Estas fuentes están distribuidas uniformemente en la esfera celeste, pero según estos científicos los que nos pueden alcanzar son los que pertenecen al supercúmulo local, es decir, los que están a una distancia de 150 millones de años-luz o menor.

Los rayos cósmicos se descubrieron en 1912 y están formados por partículas subatómicas, principalmente protones (núcleos de hidrógeno), o núcleos de elementos más pesados como oxígeno, carbono, etc. El propio Sol emite este tipo de rayos cósmicos de baja energía (relativa), las supernovas y otros fenómenos emiten rayos cósmicos de media energía.

La fuente de los rayos cósmicos de alta energía ha sido un misterio durante mucho tiempo, pero los datos de Auger sugieren que proceden de los núcleos galácticos activos, corroborando así una popular hipótesis en la comunidad científica.

Esas partículas son 100 millones de veces más energéticas que cualquier otra producida por el hombre en los aceleradores de partículas. En unidades más acordes a la Física se estima que un rayo cósmico es ultra-energético si tiene una energía de 1018 electrón-voltio (eV). El más energético jamás registrado tenía 3×1020 eV y fue detectado en 1991. Para hacernos una idea, se puede calcular que esa energía es más o menos 50 julios, equivalente a la energía que tendría un ladrillo de cinco kilos (o una mancuerna o pesa de gimnasio) que cae desde un metro de altura al alcanzar su pie en el suelo. Pero en este caso, toda esa energía estaría concentrada en una sola partícula subatómica.

El límite GZK se estima en 6×1019 eV. Desde 1997 a 2006 sólo se han detectado 13 eventos con una energía superior al límite GZK en el HiRes. Esto demostraría que la mayor parte de los rayos cósmicos ultra-energéticos quedan bloqueados en su camino por la interacción con los fotones de la radiación del fondo de microondas.

Ninguno de estos telescopios detecta estas partículas directamente. Una vez que llegan a la atmósfera, los rayos cósmicos producen reacciones subatómicas y generan otras partículas y fotones. HiRes, por ejemplo, detecta los destellos ultravioletas producidos por los rayos cósmicos en la alta atmósfera gracias al empleo de espejos y tubos foto-multiplicadores. Los expertos creen que quizás las discrepancias encontradas se deban a los distintos métodos de detección empleados por los distintos observatorios. Es de suponer que en un futuro se solucionen esas discrepancias con más observaciones y nuevos detectores.

No obstante da que pensar cómo serían los rayos cósmicos más energéticos jamás producidos y que nunca llegaron a la Tierra.

Fuente: NeoFronteras. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard