El Observatorio de Dúchas de Alta Altitud Grande (LHAASO) ha identificado a los microcuásares como aceleradores clave detrás de la 'rodilla' de los rayos cósmicos, un misterio de décadas en la astrofísica. Publicados el 16 de noviembre, los hallazgos revelan que estos sistemas de agujeros negros producen partículas de ultra alta energía que superan las expectativas previas. Dos estudios confirman el rol de los microcuásares en la formación del entorno de partículas de la galaxia.
Durante casi 70 años, los científicos se han preguntado sobre la 'rodilla' en el espectro de energía de los rayos cósmicos: una caída brusca en el conteo de partículas por encima de 3 PeV, que indica un cambio de un comportamiento de ley de potencia a otro. Resultados clave de LHAASO, publicados el 16 de noviembre, atribuyen esta característica a los microcuásares: sistemas binarios compactos donde los agujeros negros acrecen materia de estrellas compañeras, lanzando chorros relativistas que actúan como aceleradores extremos de partículas.
Dos estudios, publicados en National Science Review y Science Bulletin, destacan a los microcuásares como el origen probable. LHAASO detectó rayos gamma de ultra alta energía de cinco de estos objetos: SS 433, V4641 Sgr, GRS 1915+105, MAXI J1820+070 y Cygnus X-1. Estos marcan las primeras observaciones sistemáticas a energías PeV.
En SS 433, los rayos gamma se superponen con una nube atómica masiva, indicando protones acelerados por el agujero negro que colisionan con el material circundante. Las energías de los protones allí superan 1 PeV, con una potencia total que alcanza alrededor de 10^32 julios por segundo, equivalente a cuatro billones de bombas de hidrógeno explotando cada segundo. V4641 Sgr produjo rayos gamma hasta 0.8 PeV, con partículas progenitoras que exceden 10 PeV, confirmándolo como un acelerador super PeV.
Las técnicas avanzadas de LHAASO permitieron mediciones precisas del espectro de protones en la región de la rodilla, revelando un componente de alta energía inesperado. Combinado con datos de AMS-02 y DAMPE, esto muestra que la Vía Láctea alberga múltiples aceleradores, cada uno con límites de energía distintos. Los remanentes de supernovas explican las energías más bajas, pero los microcuásares explican la rodilla y más allá, resolviendo un debate de larga data.
La investigación involucró a científicos del Instituto de Física de Alta Energía de la Academia China de Ciencias, la Universidad de Nanjing, la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y la Universidad La Sapienza de Roma, entre otros. El arreglo híbrido de LHAASO proporciona perspectivas duales sobre rayos gamma y rayos cósmicos, vinculando directamente la rodilla a sistemas de chorros de agujeros negros y avanzando la comprensión de los procesos extremos del universo.