Orígenes enigmáticos: Rayo cósmico de energía descomunal que golpeo la tierra desafía las fuentes conocidas

En el vasto universo, la búsqueda de fenómenos extraordinarios continúa y, en esta búsqueda, los científicos han encontrado una nueva y desconcertante partícula cósmica. Bautizada coloquialmente como “Oh-My-God” por su espectacular energía, esta partícula tiene ahora un compañero de energía similar, dejando perplejos a los investigadores.

El origen de esta nueva partícula se remonta a 1991, cuando los físicos detectaron por primera vez una partícula del espacio que se estrelló contra la Tierra con una energía asombrosa, equiparable a la reacción instantánea de un asombroso “¡Dios mío!”. Con una fuerza titánica de 320 quintillones de electronvoltios, esta partícula era equiparable en energía cinética a una pelota de béisbol viajando a unos 100 kilómetros por hora.

Sin embargo, el asombro reciente se ha centrado en una nueva partícula que fue descubierta en 2021 por el experimento Telescope Array cerca de Delta, Utah. Esta nueva partícula, con una energía de aproximadamente 240 exaelectrones voltios, desafía las explicaciones convencionales. Lo más desconcertante para los científicos es la falta de una fuente cósmica identificable para esta partícula en particular.

“Es una cantidad inmensa de energía concentrada en un objeto diminuto”, señala el físico de astropartículas John Matthews, de la Universidad de Utah en Salt Lake City, quien también es coportavoz de la colaboración Telescope Array.

Los rayos cósmicos que atraviesan el espacio están compuestos principalmente por protones y núcleos atómicos con una amplia gama de energías. Las partículas con energías superiores a los 100 exaelectrones voltios son extremadamente escasas y los científicos estiman que, en promedio, una de estas partículas impacta un kilómetro cuadrado de la superficie terrestre cada siglo. Aquellas con más de 200 exaelectrones voltios son aún más raras, y hasta ahora se han detectado solo unas pocas de ellas.

Cuando un rayo cósmico colisiona con la Tierra, interactúa con el núcleo de un átomo en la atmósfera, generando una cascada de otras partículas que pueden detectarse en la superficie terrestre.

Para capturar y estudiar estas partículas de extrema rareza y alta energía, los científicos han construido enormes conjuntos de detectores. El Telescope Array, por ejemplo, supervisa un área de 700 kilómetros cuadrados utilizando más de 500 detectores fabricados con centelleadores de plástico, un material que emite luz al ser impactado por una partícula cargada. Detectores adicionales miden la luz ultravioleta producida en el cielo debido a la lluvia de partículas (aunque no estaban operativos durante la llegada de la partícula recientemente informada).

Basándose en las ocurrencias en los detectores individuales de centelleo cuando son alcanzados por la cascada de partículas, los científicos pueden calcular la dirección del rayo cósmico entrante y utilizar esa información para rastrear su posible origen.

Los rayos cósmicos de energía extremadamente alta tienen su origen fuera de la Vía Láctea, pero hasta ahora, las fuentes exactas de estos fenómenos son desconocidas. La mayoría de los científicos postulan que se aceleran en entornos cósmicos violentos, como los chorros de radiación que emanan de ciertas regiones cercanas a agujeros negros supermasivos, o en galaxias con explosiones estelares que generan estrellas a un ritmo frenético.

Sin embargo, rastrear la ubicación precisa de estas partículas resulta ser un desafío colosal. Los campos magnéticos presentes en la Vía Láctea y sus alrededores dispersan los rayos cósmicos, haciendo que su trayectoria hacia la fuente original sea desviada.

Esto plantea un dilema intrigante para los científicos: la nueva partícula descubierta señala un vacío cósmico, una región del espacio con escasa presencia de galaxias, y mucho menos aún, aquellas con procesos violentos en curso. Este hecho hace que esta partícula sea particularmente fascinante, según afirma el astrofísico Vasiliki Pavlidou, de la Universidad de Creta en Heraklion, Grecia.

Pavlidou sugiere que esta situación puede ser indicativa de una brecha en la comprensión científica actual, tal vez relacionada con la necesidad de comprender mejor los campos magnéticos galácticos. “Cada vez que ocurre uno de estos eventos de altísima energía, debido a su rareza, plantea un gran desafío para la ciencia”, señala.

El descubrimiento y estudio de estas partículas extremadamente energéticas no solo despiertan la curiosidad científica, sino que también desafían las fronteras del conocimiento cósmico, sugiriendo que hay aspectos fundamentales del universo que aún se escapan a nuestra comprensión.