Los agujeros negros podrían explicar el misterio de 60 años de los rayos cósmicos
Científicos de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología proponen que los vientos de agujeros negros supermasivos podrían acelerar rayos cósmicos de ultra alta energía, resolviendo un rompecabezas que data de 1962. Estas partículas, en su mayoría núcleos atómicos, alcanzan energías de hasta 10^20 electronvoltios. La hipótesis sugiere que estos vientos, que se mueven a la mitad de la velocidad de la luz, lanzan partículas a través del cosmos.
Los rayos cósmicos de ultra alta energía han desconcertado a los físicos desde su detección en 1962. A diferencia de los rayos cósmicos típicos, que son núcleos atómicos acelerados en entornos extremos como supernovas o estrellas de neutrones, estas partículas raras transportan mucha más energía, con fuentes desconocidas hasta ahora.
Un equipo de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) ofrece una nueva explicación en un estudio publicado en los Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. El autor principal, Domenik Ehlert, investigador doctoral en el Departamento de Física de la NTNU, junto con la profesora asociada Foteini Oikonomou y el becario postdoctoral Enrico Peretti de la Université Paris Cité, se centra en la astrofísica de partículas.
"Sospechamos que esta radiación de alta energía es creada por vientos de agujeros negros supermasivos", dijo Oikonomou.
Los agujeros negros supermasivos activos, a diferencia del inactivo Sagitario A* en el centro de la Vía Láctea, consumen materia equivalente a varios soles por año. Una fracción de este material forma flujos a hasta la mitad de la velocidad de la luz, conocidos desde hace aproximadamente una década por influir en la formación de galaxias al dispersar gas y detener el nacimiento de estrellas.
"Una pequeña porción del material puede ser empujada por la fuerza del agujero negro antes de ser atraída. Como resultado, alrededor de la mitad de estos agujeros negros supermasivos crean vientos que se mueven a través del universo a hasta la mitad de la velocidad de la luz", explicó Peretti.
Los investigadores proponen que estos vientos aceleran protones o núcleos atómicos a 10^20 electronvoltios —aproximadamente la energía de una pelota de tenis servida por Serena Williams a 200 km/h, o mil millones de veces la de las partículas en el Gran Colisionador de Hadrones.
"Es posible que estos vientos poderosos aceleren las partículas que crean la radiación de ultra alta energía", dijo Ehlert.
Aunque ideas previas apuntaban a ráfagas de rayos gamma, galaxias con estallidos estelares o flujos de plasma, ninguna proporcionó evidencia concluyente. El modelo de la NTNU se alinea con la composición química de las partículas en un rango de energía específico y podría probarse mediante experimentos con neutrinos.
"Nuestra respuesta es más bien un cauteloso 'quizás'", señaló Oikonomou. "Encontramos que las condiciones relacionadas con estos vientos se alinean particularmente bien con la aceleración de partículas. Pero aún no podemos probar que sean específicamente estos vientos."
Estos rayos no representan una amenaza en la Tierra debido a la destrucción atmosférica, pero destacan los riesgos de radiación para los viajes espaciales, aunque la radiación solar de baja energía es la principal preocupación para los astronautas.