Cassiopeia A es un famoso remanente de supernova, el producto de una gigantesca explosión de una estrella masiva hace unos 350 años. Aunque se descubrió en observaciones de radio hace 50 años, ahora sabemos que la radiación que emite se extiende desde la radio hasta los rayos gamma de alta energía. También es uno de los pocos remanentes de los que se conocen la fecha de nacimiento y el tipo de supernova. Era un tipo IIb, el resultado de una explosión de supernova colapso del núcleo. El conocimiento preciso de su naturaleza hace de Cassiopeia A uno de los objetos más interesantes e investigados del cielo, y en particular, el estudio de su conexión con los rayos cósmicos, partículas subatómicas que llenan la galaxia con energías superiores a las que se pueden conseguir en los laboratorios de la Tierra.

La parte de muy alta energía del espectro de Cassiopeia A resulta de los rayos cósmicos (ya sean electrones o protones) dentro del remanente. Hasta ahora, este rango de energía no se pudo medir con suficiente precisión para determinar su origen. Se requirieron observaciones sensibles por encima de 1 Tera-electronvoltio (TeV), pero lograrlos fue abrumador. Un equipo internacional liderado por científicos del Instituto de Ciencias Espaciales y colaboradores finalmente logró tales observaciones con el telescopio Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov (MAGIC). Los investigadores registraron más de 160 horas de datos entre diciembre de 2014 y octubre de 2016, revelando que Cassiopeia A es un acelerador de partículas masivas, principalmente núcleos de hidrógeno (protones). Sin embargo, incluso cuando esas partículas son 100 veces más energéticas que las de los aceleradores artificiales, su energía no es lo suficientemente alta para explicar los rayos cósmicos que llenan nuestra galaxia.

"Cassiopeia A es el objeto perfecto para ser un PeVatron, es decir, un acelerador de partículas hasta energías PeV (1 PeV =1.000 TeV). Es joven brillante, con una onda de choque que se expande a gran velocidad y con campos magnéticos muy grandes que pueden acelerar los rayos cósmicos a al menos 100 o 200 teraelectronvoltios, "dice Emma de Oña Wilhelmi, científico del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio, "Pero al contrario de lo que esperábamos, en Cassiopeia A, las energías de las partículas no alcanzan más de unas pocas decenas de tera-electronvoltios. A estas energías, la radiación cae repentinamente y la emisión se detiene abruptamente. O el remanente no puede acelerar las partículas a energías más altas, que desafían nuestro conocimiento de la aceleración de impactos, o tal vez los más rápidos escaparon rápidamente del impacto, dejando solo los más lentos para que los observemos, "dice Daniel Guberman, en el Institut de Fisica d "Altes Energies.

"Esas supernovas son aceleradores naturales de partículas. Por lo tanto, son el laboratorio perfecto para estudiar partículas cargadas y plasma en condiciones que no son posibles en nuestros laboratorios en la Tierra, "dice Daniel Galindo de la Universidad de Barcelona." Comprender el origen de los rayos cósmicos implica desvelar el origen de nuestra propia galaxia, "concluye Razmik Mirzoyan, Portavoz de MAGIC del Instituto Max Planck de Física (MPP) en Munich (Alemania).

Los telescopios MAGIC están ubicados en el Observatorio Roque de los Muchachos, en La Palma (Canarias). MAGIA, un sistema de dos telescopios Cherenkov de 17 m de diámetro, es actualmente uno de los tres instrumentos Cherenkov atmosféricos de imagen más importantes del mundo. Está diseñado para detectar fotones de decenas de miles de millones a decenas de billones de veces más energéticos que la luz visible. MAGIC también utiliza una técnica novedosa para reducir el efecto de la luz de la luna en la cámara, permitiendo observaciones durante las noches de luna moderada.