Los agujeros negros generan las partículas más energéticas del universo

Un nuevo estudio sugiere que las partículas más energéticas del universo salen disparadas de agujeros negros súper masivos que ocupan el centro de las galaxias.

Se identifica la región sideral de donde provienen estos rayos cósmicos
Un nuevo estudio sugiere que las partículas más energéticas del universo salen disparadas de agujeros negros súper masivos que ocupan el centro de las galaxias. Las partículas conocidas como rayos cósmicos bombardean constantemente los objetos en el espacio.

Así, los astrónomos han descubierto que el sol baña la Tierra con rayos cósmicos de baja energía mientras que las explosiones estelares emiten partículas de energía intermedia. Sin embargo, hasta ahora había sido imposible identificar la región sideral de donde provenían los rayos cósmicos de mayor energía.

Dichas partículas pueden alcanzar una energía tan elevada como la de la bola rápida de un lanzador de béisbol, pero toda la energía está contenida dentro de un sólo protón cien millones de veces más pequeño que la pelota, afirman los autores del estudio.

La nueva investigación se fundamenta en datos del Observatorio Pierre Auger, en las llanuras de Argentina, que fue utilizado para detectar indicios de rayos cósmicos de alta energía. «La observación de los rayos cósmicos de mayor energía que proceden de las fuentes más violentas, siempre apunta hacia la fuente», señaló el coautor Paul Mantsch de Fermilab en Batavia, Illinois.

Los investigadores descubrieron que los rayos de más alta energía parecen salir de regiones celestes que contienen enormes agujeros negros llamados núcleos galácticos activos.

Chorros de plasma
Los investigadores se muestran reservados en cuanto a las implicaciones del estudio y afirman que los resultados «no pueden utilizarse como única prueba de que [los núcleos galácticos activos] son la fuente». No obstante, algunos integrantes del equipo de estudio consideran tener ahora la mejor respuesta posible.

«Descubrimos las fuentes de las partículas de más alta energía en el universo», declaró Miguel Mostafa, integrante del equipo y miembro de la Universidad de Utah en Salt Lake City. «Ahora que hemos encontrado su origen -agregó-, estamos más próximos a determinar los procesos físicos que aceleran dichas partículas a energías ultra elevadas».

Los núcleos galácticos activos son agujeros negros súper masivos en el centro de las galaxias, los cuales succionan enormes cantidades de materia. Toda la materia que cruza por el límite exterior del agujero, denominado horizonte eventual, queda atrapada dentro de la intensa gravedad del objeto.

Sin embargo, los núcleos galácticos activos poseen tanta materia altamente energizada que se arremolina hacia el interior de sus agujeros negros, que también expulsan chorros de plasma de alta velocidad. Durante décadas, los científicos propusieron la teoría de que los enormes campos magnéticos de esos chorros dispersan rayos cósmicos de alta energía.

Aunque el observatorio Auger no puede visualizar directamente las partículas, su enorme arsenal de mil 600 detectores es capaz de identificar signos reveladores de su paso por la atmósfera terrestre. Cuando los rayos chocan contra la atmósfera, despiden breves destellos luminosos y también precipitan rociadas de cientos de otras partículas que caen hacia la Tierra en lo que denominan «chubascos atmosféricos».

De los millones de rayos cósmicos identificados por el observatorio, sólo 27 registraron los niveles de energía más elevados. Los investigadores calculan que los rayos cósmicos más energéticos chocan contra una superficie terrestre de 2.6 kilómetros cuadrados, con una frecuencia inferior a veces por siglo.

Los científicos compararon el aparente origen de esos rayos cósmicos con la posición de más de 300 núcleos galácticos activos localizados a unos 325 millones de años luz de la Tierra. «En términos cósmicos, hablamos de nuestro vecindario», afirmó Mostafa.

El equipo descubrió que 20 de los 27 eventos de rayos cósmicos procedían de núcleos galácticos activos muy cercanos, cosa que muy difícilmente podría ocurrir por casualidad. Los hallazgos, publicados a principios de mes en la revista Science, se acreditan al equipo de más de 400 científicos que diseñaron y operan actualmente el observatorio Auger.

Apostar a lo seguro
Aunque no participó en el estudio, Jonathan Arons, astrónomo de la Universidad de California en Berkeley, comentó que los nuevos hallazgos ofrecen «una primera prueba bastante convincente» de que los rayos cósmicos de mayor energía proceden de fuentes específicas, en vez de originarse por todo el espacio.

«Es muy importante que identifiquemos las fuentes, porque así se reduce el número posible» de procesos que crean esos rayos cósmicos, añadió Arons. «Si tuviera que apostar, creo que los chorros de agujeros negros masivos serían mi primera opción», concluyó.

Michael Cherry de la Universidad Estatal de Louisiana, en Baton Rouge, tampoco participó en el estudio, pero previno que «las estadísticas no son tan concluyentes» como afirman, porque el equipo de Auger sólo detectó 27 casos de rayos cósmicos de la más alta energía. «Necesitan [recoger datos durante] un par de años más para ver si comprueban los resultados», declaró. Sin embargo, añadió que el argumento presentado hasta ahora, «luce de lo más convincente».