A 4000 metros de altura, en el volcán Sierra Negra en México, los investigadores del observatorio High-Altitude Water Cherenkov (HAWC) rastrean fenómenos extremos. En el corazón de la Vía Láctea, se han detectado rayos gamma con una potencia sin precedentes.
Estos rayos gamma, que alcanzan más de 100 teraelectrónvoltios, provienen de una región particular: el centro galáctico. Por primera vez, un equipo internacional ha logrado rastrear su origen, revelando así la presencia de un PeVatron, una fuente aún misteriosa de energía extrema.
Según los científicos, esta observación constituye un avance sin precedentes en el estudio de los procesos físicos más violentos del Universo. Permite comprender cómo algunos rayos gamma alcanzan energías vertiginosas y los fenómenos que se esconden detrás.
El PeVatron, fuente de estos rayos gamma ultraenergéticos, sigue siendo en gran medida incomprendido. Los investigadores sugieren que esta entidad podría estar asociada con los entornos hostiles que rodean el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, un lugar poco accesible a las observaciones convencionales.
La región central de la Vía Láctea es conocida por su intensa actividad, donde se mezclan estrellas de neutrones y enanas blancas. Rodeada de nubes de gas ardiente, esta zona emite una energía difícil de observar directamente. No obstante, los rayos gamma permiten atravesar esta oscuridad, ya que viajan a través de los densos gases.
Las partículas aceleradas por el PeVatron alcanzan energías del orden de 1 petaelectrónvoltio (PeV), muy por encima de las capacidades de la tecnología humana. Estas partículas interactúan con los gases circundantes, produciendo los rayos gamma que HAWC puede observar. Este fenómeno pone de relieve una potencia raramente observada en la Vía Láctea.
Para capturar estos rayos, HAWC utiliza enormes depósitos de agua. Cuando una partícula de alta energía atraviesa el agua a una velocidad superior a la de la luz en este medio, emite un resplandor azul, llamado luz de Cherenkov, similar a un "boom" sonoro pero en luz.
Resultados del análisis del centro galáctico.
Crédito: The Astrophysical Journal Letters (2024)
El análisis de estos datos permite rastrear el origen de las partículas detectadas y comprender la energía involucrada en estos fenómenos. HAWC, que amplía la experiencia del proyecto Milagro en Nuevo México, está ubicado más al sur.
Los investigadores planean ampliar sus observaciones en un nuevo observatorio en Chile, el Southern Wide-field Gamma-ray Observatory. Al ampliar su campo de observación, esperan desentrañar los misterios de los PeVatrons y de los fenómenos extremos del corazón de nuestra galaxia.
¿Qué es un PeVatron?
El PeVatron es una fuente de rayos gamma extremadamente energéticos, capaz de acelerar partículas a energías cercanas al petaelectrónvoltio (PeV), es decir, un millón de millones de electrónvoltios. Este término combina "PeV" para la energía extrema y "tron" para la aceleración de partículas.
El misterio de los PeVatrons intriga a los científicos, ya que sugiere procesos físicos violentos, como los observados en el centro galáctico, alrededor de los agujeros negros supermasivos o las explosiones estelares (supernovas). Este tipo de fuente también podría estar relacionada con colisiones de núcleos estelares o fusiones de estrellas de neutrones.
Los PeVatrons son esenciales para comprender cómo las partículas cósmicas se aceleran a velocidades cercanas a la de la luz. Ayudan a explicar la propagación de los rayos gamma en nuestra galaxia y son indicadores de fenómenos energéticos raros e intensos en el Universo.
El estudio de los PeVatrons, facilitado por observatorios como HAWC, permite profundizar en nuestro conocimiento sobre las interacciones entre los rayos cósmicos y el medio interestelar, arrojando nueva luz sobre los entornos galácticos extremos.
Fuente: The Astrophysical Journal Letters