Dibujo esquemático de un modelo para el origen de eventos de puntos de acceso TA. Crédito:Jihyun Kim et al., Sci. Adv., 5 (1), 2019
Entre muchas partículas que llegan del espacio exterior, hay algunos con la energía extremadamente alta que viajan casi a la velocidad de la luz, que es equivalente a una pelota de béisbol lanzada a una velocidad de 100 metros por segundo. Se ha propuesto una nueva hipótesis para el origen de esas partículas de energía ultra alta, atrayendo así la atención particular de todo el mundo.
Un equipo de investigadores coreanos, dirigido por el profesor Dongsu Ryu en la Escuela de Ciencias Naturales de UNIST, ha arrojado nueva luz sobre el origen misterioso de tales rayos cósmicos de energía ultra alta (UHECR) que ha desconcertado a los astrofísicos durante décadas. Su estudio sugiere que esas partículas provienen de los filamentos de galaxias conectadas al Cúmulo de Virgo, en el cielo alrededor del hotspot y sus ubicaciones en el cielo están correlacionados con eventos de hotspot con un alto significado estadístico.
Los rayos cósmicos son partículas subatómicas que llegan del espacio exterior, que tienen alta energía como resultado de su rápido movimiento. Entre ellos, Los rayos cósmicos de energía ultra alta (UHECR) son aquellos con energías superiores a 10 19 eV (aproximadamente 8 julios), un umbral conocido como límite de Greisen-Zatsepin-Kuzmin (límite GZK). Por lo tanto, una UHECR es diez millones de veces más energética que la energía más alta que se produce con aceleradores de partículas terrestres, que es alrededor de 10 13 eV.
Aunque se sabe que los UHECR provienen principalmente de fuera de la Vía Láctea, su origen aún se desconoce. Para resolver el misterio de los UHECR, se estableció un proyecto de colaboración internacional:el proyecto Telescope Array (TA), que fue diseñado para recopilar datos sobre puntos de acceso UHECR.
Galaxias del cúmulo de Virgo. Crédito:Rogelio Bernal Andreo
En este estudio, El profesor Ryu y su equipo de investigación se centraron en los hallazgos recientes de la AT:la detección de una alta concentración de eventos UHECR en el cielo del norte, conocido como un punto de acceso.
El experimento TA, ubicado en Utah, Estados Unidos, es el experimento más grande que estudia los UHECR en el hemisferio norte y ha detectado alrededor de 72 UHECR (5,7 × 10 20 eV) en el transcurso de 5 años (desde el 11 de mayo, 2018 al 4 de mayo de 2013). Entre ellos, 19 UHECR llegaron desde un punto de acceso recientemente descubierto centrado en la constelación de la Osa Mayor. Todavía, cerca de la constelación de la Osa Mayor, no parece haber cuerpos celestes que sean capaces de producir UHECR. Por lo tanto, los astrofísicos han estado discutiendo varias posibilidades en la búsqueda del origen de los UHECR.
Para intentar resolver este misterio El profesor Ryu y su equipo de investigación analizaron una base de datos de galaxias cercanas, encontrando que estaban estrechamente asociados con tres "filamentos de galaxias, "que están conectados al cúmulo de Virgo alrededor del punto de acceso". A través de simulaciones por computadora, Demostramos que los UHECR en realidad se estaban produciendo dentro del Cúmulo de Virgo y viajan a lo largo de los filamentos de la galaxia antes de que golpeen la atmósfera de la Tierra. "explicó el profesor Ryu, el autor correspondiente del estudio.
Radio galaxia Virgo A. Crédito:Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) / Universidades asociadas, Inc. (AUI)
La estructura de nuestro universo se asemeja a una gigantesca telaraña, compuesto por cúmulos de galaxias intrincadamente conectados por vastas estructuras, conocidos como filamentos. Estos filamentos son algunas de las estructuras más grandes del universo, mide cientos de millones de años luz de diámetro y contiene millones de galaxias. Sobre la base de sus hallazgos, el equipo de investigación sugirió un modelo para el origen de los UHECR de puntos de acceso de TA. Señalaron que "[UHECR alrededor de la concentración] se producen en fuentes en el cúmulo de Virgo, y escapar y propagarse a lo largo de los filamentos, antes de que se dispersen hacia nosotros ".
"La fuente o fuentes de UHECR podrían ser objetos astronómicos conocidos, como la galaxia de radio Virgo A u ondas de choque en el Cúmulo de Virgo, en lugar de incógnitas, como defectos cosmológicos o partículas de materia oscura, ", dice el profesor Ryu." Nuestro estudio sugiere fuertemente que tales filamentos de galaxias u ondas de choque podrían ser el origen de los eventos UHECR ".
Dibujo esquemático de las trayectorias de los protones UHE en el espacio intergaláctico de un universo modelo simulado. El grupo está representado por el tono azul, mientras que los filamentos están representados por el tono rojo. Las trayectorias se trazan con puntos blancos. Crédito:Jihyun Kim et al., Sci. Adv., 5 (1), 2019
"Comprender el origen de las UHECR ha sido un gran misterio sin respuesta del siglo XXI, ", dice el profesor Ryu." Nuestro estudio arroja nueva luz sobre el origen misterioso de los UHECR a través de las observaciones espaciales de los UHECR ".
Él añade, "El modelo recientemente sugerido para el origen de los eventos de puntos críticos de TA podría ayudar a los científicos a centrarse en el origen de los UHECR en el futuro".
