septiembre 17, 2021

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Los astrónomos creen que finalmente conocen la fuente de los rayos cósmicos de la Vía Láctea

Hace casi un siglo, los científicos comenzaron a darse cuenta de que parte de la radiación que detectamos en la atmósfera terrestre no es de origen local.

Esto eventualmente condujo al descubrimiento de rayos cósmicos, protones de alta energía y núcleos atómicos despojados de sus electrones y acelerados a velocidades relativistas (cercanas a la velocidad de la luz).

Sin embargo, todavía hay muchos misterios en torno a este extraño (y mortal) fenómeno.

Esto incluye preguntas sobre sus orígenes Y cómo el componente principal de los rayos cósmicos (protones) se acelera a tan alta velocidad.

Gracias a una nueva investigación de la Universidad de Nagoya, los científicos han determinado por primera vez la cantidad de rayos cósmicos producidos en un remanente de supernova.

Esta investigación ha ayudado a resolver un misterio de 100 años y es un paso importante para determinar con precisión la fuente de los rayos cósmicos.

Si bien los científicos creen que los rayos cósmicos se originan en varias fuentes: nuestro sol, supernovas, estallidos de rayos gamma (GRB) y Núcleos galácticos activos (también conocidos como quásares) – Su origen exacto ha sido un misterio desde que fueron descubiertos por primera vez en 1912.

De manera similar, los astrónomos han planteado la hipótesis de que los remanentes de supernovas (efectos secundarios de las explosiones de supernovas) son responsables de su aceleración hasta casi la velocidad de la luz.

A medida que viajan a través de nuestra galaxia, los rayos cósmicos juegan un papel en la evolución química del medio interestelar (ISM). Como tal, comprender su origen es fundamental para comprender cómo evolucionaron las galaxias.

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En los últimos años, las observaciones mejoradas han llevado a algunos científicos a especular que los remanentes de supernovas dan lugar a rayos cósmicos porque los protones que aceleran interactúan con los protones en el ISM para formar rayos gamma de alta energía (VHE).

Sin embargo, los rayos gamma también son producidos por electrones que interactúan con fotones en el ISM, que pueden ser en forma de fotones infrarrojos o radiación de fondo de microondas cósmico (CMB). Por lo tanto, determinar la fuente más grande es fundamental para determinar el origen de los rayos cósmicos.

Con la esperanza de arrojar luz sobre esto, el equipo de investigación, que incluía miembros de la Universidad de Nagoya, Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), Universidad de Adelaide, Australia – ¿Notó el remanente de supernova RX J1713.7? 3946 (RX J1713).

La clave de su investigación fue el nuevo enfoque que desarrollaron para determinar la fuente de rayos gamma en el espacio interestelar.

Las observaciones anteriores mostraron que la intensidad de los rayos gamma VHE de los protones que chocan con otros protones en el ISM es proporcional a la densidad del gas interestelar, que se puede distinguir utilizando imágenes de radio lineal.

Por otro lado, también se espera que los rayos gamma generados por la interacción de los electrones con los fotones en el ISM sean proporcionales a la intensidad de los rayos X no térmicos de los electrones.

Para su estudio, el equipo se basó en datos obtenidos por el Sistema Estereoscópico de Alta Energía (HESS), el observatorio de rayos gamma VHE ubicado en Namibia (y operado por el Instituto Max Planck de Física Nuclear).

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Luego combinaron esto con datos de rayos X obtenidos por el observatorio de la Misión de Espejos Múltiples de Rayos X de la Agencia Espacial Europea (XMM-Newton) y datos sobre la distribución de gas en el medio interestelar.

Luego combinaron los tres conjuntos de datos y determinaron que los protones representaban el 67 ± 8 por ciento de los rayos cósmicos, mientras que los electrones de los rayos cósmicos representaban el 33 ± 8 por ciento, aproximadamente una división de 70/30.

Estos resultados son revolucionarios porque son la primera vez que se determinan los orígenes potenciales de los rayos cósmicos. También constituyen la evidencia más definitiva hasta la fecha de que los remanentes de supernovas son la fuente de rayos cósmicos.

Estos resultados también demuestran que los rayos gamma de los protones son más comunes en las regiones interestelares ricas en gas, mientras que los inducidos por electrones aumentan en las regiones pobres en gas.

Esto respalda lo que muchos investigadores han predicho, que es que los dos mecanismos trabajan juntos para influir en el desarrollo de ISM.

Ella dijo El profesor emérito Yasuo Fukui, autor principal del estudio: “Este nuevo método no habría sido posible sin la cooperación internacional. [It] Se aplicará a más remanentes de supernova utilizando el Telescopio de Rayos Gamma de Próxima Generación (CTA) (Matriz de Telescopios Cherenkov) además de los observatorios existentes, lo que servirá como un gran avance en el estudio del origen de los rayos cósmicos “.

Además de liderar este proyecto, Fukui ha estado trabajando para determinar la distribución de gas interestelar desde 2003 utilizando Nantan radiotelescopio en Observatorio Las Campanas en Chile y telescopio compacto australia.

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Gracias al profesor Gavin Roel y a la Dra. Sabrina Aeneke de la Universidad de Adelaide (coautores del estudio) y al equipo de HESS, la resolución espacial y la sensibilidad de los observatorios de rayos gamma finalmente han alcanzado el punto en el que se pueden hacer comparaciones entre los dos.

Mientras tanto, el coautor Dr. Hidetoshi Sano de NAOJ dirigió el análisis de conjuntos de datos de archivo del Observatorio XMM-Newton. En este sentido, este estudio también muestra cómo la colaboración internacional y el intercambio de datos permiten todo tipo de investigación de vanguardia.

¡Combinados con herramientas mejoradas, métodos mejorados y mayores oportunidades de colaboración están conduciendo a una era en la que los avances astrológicos se están convirtiendo en la norma!

Este artículo fue publicado originalmente por universo hoy. Leer el artículo original.