Rayos cósmicos que llegan a la Tierra se originan fuera de la Vía Láctea

Representación artística de una lluvia de rayos cósmicos con un detector Cherenkov de agua del Observatorio Pierre Auger en el oeste de Argentina. / A. Chantelauze, S. Saffi, L. Bret, Observatorio Pierre Auger

Desde que en los años sesenta se comprobó la existencia de rayos cósmicos extremadamente energéticos se ha especulado mucho sobre si estas partículas proceden tanto de nuestra propia galaxia como de lugares mucho más lejanos.Ahora, el grupo de más de 400 científicos de 18 países que conforman la colaboración del Observatorio Pierre Auger revela por primera vez que los rayos cósmicos de muy alta energía que llegan a la Tierra se originan fuera de la Vía Láctea, según publican en Science.

Tras 12 años de recogida de datos, el origen extragaláctico de este tipo de rayos ha sido posible gracias a la detección de partículas con una energía media de 2 julios en el Observatorio Pierre Auger, localizado en Argentina, y detectar una asimetría en su distribución: la cantidad que llegan en una dirección, alejada 120 grados del centro de nuestra galaxia, es un 6% mayor que en la dirección opuesta.

Karl-Heinz-Kampert, profesor de la  Universidad de Wuppertal (Alemania) y portavoz de la Colaboración Auger, destaca la importancia del hallazgo: “Ahora estamos considerablemente más cerca de resolver el misterio de dónde y cómo se crean estas partículas de energías extraordinarias, una pregunta de enorme interés para la astrofísica. Nuestras observaciones representan una evidencia contundente de que los lugares en los que se aceleran están más allá de la Vía Láctea”.

"Ha habido otras evidencias, pero yo diría que este artículo realmente confirma que la mayoría de las partículas de rayos cósmicos de mayor energía no vienen de nuestra galaxia", subraya Gregory Snow, profesor de física de la Universidad de Nebraska-Lincoln y participante en el proyecto. Por su parte, ell profesor Alan Watson de la Universidad de Leeds (Reino Unido), portavoz emérito, considera que este resultado “es uno de los más emocionantes que hemos obtenido, y responde a una de las preguntas clave que se pretendía responder cuando fue concebido el observatorio por Jim Cronin y por mí mismo hace más de 25 años”.

Los rayos cósmicos son núcleos atómicos de diferentes elementos, desde los más ligeros como el hidrógeno, con sólo un protón, hasta los más pesados como el hierro. A energías elevadas, superiores a 2 julios (1 julio equivale aproximadamente a 6 x 10¹⁸ electronvoltios), su ritmo de llegada a la Tierra decrece tanto que atraviesan una superficie equivalente a un campo de fútbol con una frecuencia promedio de una vez por siglo. Aun así, siendo tan poco frecuentes estos rayos cósmicos se detectan porque, en interacciones sucesivas con los núcleos de la atmósfera, producen avalanchas o ‘lluvias’ de múltiples electrones, fotones y muones que surcan la atmósfera prácticamente a la velocidad de la luz, agrupados en forma de disco, como un plato llano de varios kilómetros de diámetro.

Lluvias de millones de partículas

Estas ‘lluvias’, que contienen más de diez mil millones de partículas, se detectan porque producen una onda de choque de luz en el agua (luz Cherenkov) al atravesar algunos de los 1.600 detectores del Observatorio Auger, cada uno con 12 toneladas de agua, que están esparcidos en 3.000 kilómetros cuadrados al oeste de Argentina, en una superficie comparable con la isla de Mallorca. Los tiempos de llegada de estas partículas en los detectores, medidos con receptores GPS, se usan para establecer la dirección de llegada del rayo cósmico con una precisión mejor que 1 grado.