El centro de la Vía Láctea es un poderoso acelerador de partículas, según ha revelado una nueva investigación, pero también hay un mecanismo desconocido que impide que los rayos cósmicos penetren en la vasta nube llamada zona molecular central.
Este hallazgo podría ayudarnos a comprender mejor los orígenes de los rayos cósmicos, partículas como los protones y los núcleos atómicos que fluyen constantemente por el espacio a casi la velocidad de la luz.
El centro galáctico es una zona de misterio. Tenemos una idea decente de lo que hay allí, pero está tan lleno de polvo que no podemos estudiarlo en un rango de longitudes de onda, desde rayos X suaves hasta luz visible. Esto ha puesto algunas limitaciones sobre lo que podemos y no podemos ver.
Los astrónomos esperan que el centro galáctico sea una fuente importante de rayos cósmicos. Estos son protones y núcleos que han sido despojados de electrones y acelerados a velocidades relativistas por poderosos campos magnéticos. Hay una serie de objetos en el centro galáctico que podrían actuar como aceleradores de rayos cósmicos: restos de supernova, pulsar nebulosas de viento y el agujero supermasivo en el corazón de la Vía Láctea, Sagitario A *.
Según los datos de observación y el modelado, la distribución de los rayos cósmicos a lo largo de la Vía Láctea debería ser suave y más o menos estable. Los rayos cósmicos emergen de los aceleradores y se propagan en el campo magnético galáctico, donde es probable que se desaceleren y vuelvan a acelerar para dar como resultado lo que los astrónomos llaman un mar de rayos cósmicos
Para estudiar cómo se aceleran y transportan los rayos cósmicos, se requiere una fuente de rayos cósmicos frescos.
Afortunadamente, los rayos cósmicos son muy energéticos. Esto significa que podemos detectarlos en el centro galáctico, porque ese rango de energía produce luz en el rango de longitud de onda limitado que penetra el polvo allí.
Los rayos cósmicos pueden interactuar con el medio interestelar – gas y polvo que se encuentra en el espacio entre las estrellas – y esta interacción a su vez produce fotones de rayos gamma de alta energía, con aproximadamente el 10 por ciento de la energía de sus padres de rayos cósmicos.
Dirigido por el astrónomo Xiaoyuan Huang de la Academia de Ciencias de China, un equipo de investigadores observó la radiación gamma en la nube molecular central de la Vía Láctea utilizando datos del Telescopio de Área Grande Fermi, con la esperanza de encontrar estas fuentes de rayos cósmicos frescos.
Encontraron rayos gamma que sugirieron, como se esperaba, que el centro galáctico es un acelerador de partículas de alta energía, o al menos, algo en la región lo es. Pero también encontraron algo realmente sorprendente.
Según los cálculos del equipo, la densidad de los rayos cósmicos en la nube molecular central es menor que la densidad del mar de rayos cósmicos. Esto sugiere la presencia de algún tipo de barrera que impide que los rayos cósmicos penetren en la nube molecular central.
Exactamente en qué consiste esta barrera deberá ser objeto de investigaciones futuras, pero existen varias posibilidades interesantes.
Las nubes moleculares son lugares complicados. El colapso de las partes más densas de la nube puede resultar en la compresión de los campos magnéticos; eso podría ser una barrera. Otro podría ser turbulencia magnetohidrodinámica.
Aquí en el Sistema Solar, los rayos cósmicos están modulados. por el viento solar. Es posible que, en el centro galáctico, el viento galáctico cumpla un papel similar. El equipo calculó la densidad de rayos cósmicos en presencia de un viento galáctico y arrojó un resultado similar a su análisis de los datos de rayos gamma.
El trabajo futuro para explorar este fenómeno con más detalle puede ayudar a descartar algunos de los mecanismos que podrían estar causándolo.
Además, un modelado tridimensional más detallado del centro galáctico podría ayudar a arrojar más luz sobre el origen y transporte de los rayos cósmicos en la Vía Láctea, dicen los investigadores. De hecho, siempre hay más por encontrar.
La investigación ha sido publicada en Comunicaciones de la naturaleza.
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