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    Décadas de caza detecta la huella de superaceleradores de rayos cósmicos en nuestra galaxia

    Los rayos gamma difusos de energía ultra alta (puntos amarillos) se distribuyen a lo largo de la Vía Láctea. El contorno del color de fondo muestra la distribución del hidrógeno atómico en las coordenadas galácticas. El área sombreada en gris indica lo que está fuera del campo de visión. Crédito:HEASARC / LAMBDA / NASA / GFSC

    Un enorme complejo de telescopios en el Tíbet ha capturado la primera evidencia de rayos gamma de energía ultra alta esparcidos por la Vía Láctea. Los hallazgos ofrecen pruebas de que los aceleradores estrellados no detectados producen rayos cósmicos, que han flotado alrededor de nuestra galaxia durante millones de años. La investigación se publicará en la revista Cartas de revisión física los lunes, 5 de abril.

    "Encontramos 23 rayos gamma cósmicos de energía ultra alta a lo largo de la Vía Láctea, "dijo Kazumasa Kawata, coautor de la Universidad de Tokio. "La energía más alta entre ellos equivale a un récord mundial:casi un petaelectrón voltio".

    Eso es tres órdenes de magnitud mayor que cualquier rayo gamma conocido inducido por rayos cósmicos, o cualquier partícula que los humanos hayan acelerado en los laboratorios de última generación de la Tierra.

    Desde 1990, decenas de investigadores de China y Japón han buscado los escurridizos rayos gamma cósmicos de alta energía. Tibet ASγ Collaboration hizo su descubrimiento utilizando casi 70, 000 metros cuadrados de matrices terrestres y detectores de muones subterráneos en la meseta tibetana, sentado más de 14, 000 pies sobre el nivel del mar.

    "Los científicos creen que los rayos gamma de alta energía pueden ser producidos por la interacción nuclear entre los rayos cósmicos de alta energía que escapan de las fuentes galácticas más poderosas y el gas interestelar en la galaxia de la Vía Láctea, "dijo Huang Jing, un coautor del Instituto de Física de Altas Energías, Academia china de ciencias.

    Chen Ding de los Observatorios Astronómicos Nacionales, Academia china de ciencias, otro coautor, adicional, "La detección de rayos gamma difusos por encima de los 100 teraelectrones voltios es clave para comprender el origen de los rayos cósmicos de muy alta energía, que ha sido un misterio desde su descubrimiento en 1912 ".

    Los experimentos con globos identificaron por primera vez los rayos cósmicos, revelando que eran una fuente clave de radiación en la Tierra. Los rayos cósmicos son partículas muy energéticas, principalmente protones, que viajan por el espacio. Millones de estas partículas pasan por su cuerpo todos los días. (Se cree que son inofensivos).

    Pero, ¿de dónde proceden los rayos cósmicos?

    "Vivimos juntos con muones de rayos cósmicos, aunque normalmente no somos sensibles a ellos, "dijo Kawata." ¿No es una fantasía pensar dónde y cómo se producen y aceleran estos rayos cósmicos? viajando hasta la Tierra? "

    Una teoría popular sostiene que los aceleradores conocidos como "PeVatrons" arrojan rayos cósmicos a energías de hasta un petaelectrón voltio (PeV). Los posibles PeVatrones incluyen explosiones de supernovas, regiones de formación de estrellas, y el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia.

    Hasta aquí, nadie ha detectado tales aceleradores. Si existen PeVatrons, sus rayos cósmicos deberían dejar rastros de brillantes rayos gamma esparcidos por la galaxia. El nuevo estudio informa la primera evidencia de esta neblina altamente energética.

    "Estos rayos gamma no apuntaban a las fuentes de rayos gamma de alta energía más poderosas que se conocen, pero extendido a lo largo de la Vía Láctea, "dijo Masato Takita, coautor y colega de Kawata. "Nuestro descubrimiento confirma la evidencia de la existencia de PeVatrons".

    La matriz de ducha de aire del Tíbet ubicada a 4300 m sobre el nivel del mar en el Tíbet, Porcelana. Crédito:Instituto de Física de Altas Energías

    Los investigadores ahora quieren determinar si los probables PeVatrons están activos o muertos.

    "De PeVatrons muertos, que están extintos como dinosaurios, solo podemos ver la huella:los rayos cósmicos que produjeron durante unos pocos millones de años, extendido sobre el disco galáctico, "dijo Takita.

    "Pero si podemos localizar pevatrones activos podemos estudiar muchas más preguntas, ", dijo." ¿Qué tipo de estrella emite nuestros rayos gamma sub-PeV y los rayos cósmicos relacionados? ¿Cómo puede una estrella acelerar los rayos cósmicos hasta energías de PeV? ¿Cómo se propagan los rayos dentro de nuestro disco galáctico? "

    Otras direcciones futuras incluyen buscar huellas de PeVatron en el hemisferio sur y confirmar los resultados de rayos gamma utilizando detectores de neutrinos en la Antártida y más allá.

    La investigación también podría ayudar en la búsqueda de materia oscura. Los detectores subterráneos permitieron a los investigadores eliminar el ruido de fondo de los rayos cósmicos, revelando el tipo de puro, Se prevé que los rayos gamma difusos emanarán de la materia oscura.

    "Podemos reducir el fondo de rayos cósmicos en un factor de un millón. Entonces vemos un cielo de rayos gamma de alta pureza, "dijo Takita.

    El logro experimental acerca a los físicos significativamente más al descubrimiento de dónde nacen los rayos cósmicos.

    "Este trabajo pionero abre una nueva ventana para la exploración del universo extremo, ", dijo Huang." La evidencia observacional marca un hito importante hacia la revelación de los orígenes de los rayos cósmicos, que han desconcertado a la humanidad durante más de un siglo ".


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