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Ilustración de rayos cósmicos bombardeando la Tierra.
(ASPERA/Novapix/L. Bret)
Los científicos están registrando un bombardeo de partículas cósmicas con la energía más alta jamás registrada pero todavía no saben de dónde viene
La Tierra está sufriendo el peor bombardeo de rayos cósmicos de la historia de una fuente desconocida en el espacio exterior. Nunca antes hemos estado expuestos a partículas energéticas con este nivel de energía. Los astrónomos no saben qué y desde dónde nos están llegando, pero saben que debe estar mucho más cerca de lo que suponemos. Aunque el campo magnético de la Tierra nos protege de la mayoría, los rayos cósmicos pueden causar daños significativos a la salud humana, causando mutaciones y aumentando el riesgo de cáncer. También pueden interferir con las comunicaciones globales y los satélites, afectando seriamente nuestra infraestructura tecnológica.
El observatorio H.E.S.S. en Namibia —que cuenta con cinco telescopios y es gestionado por una colaboración internacional liderada por el CNRS de Francia, el Max-Planck-Institut für Kernphysik de Alemania y un consorcio de universidades alemanas— ha identificado electrones y positrones cósmicos con niveles de energía sin precedentes. Los datos recogidos en un nuevo estudio han revelado que en las cercanías de nuestro sistema solar está sucediendo algo extremadamente violento y poderoso. “Es un resultado importante, ya que podemos concluir que los electrones cósmicos medidos probablemente procedan de unas pocas fuentes situadas en las cercanías de nuestro sistema solar, a una distancia máxima de unos pocos miles de años luz, una distancia muy pequeña comparada con el tamaño de nuestra galaxia”, explica Kathrin Egberts, de la Universidad de Potsdam y una de las autoras del estudio.
El análisis de los datos ha revelado una ruptura inesperada en la distribución energética de los electrones cósmicos. Este fenómeno sugiere la presencia de procesos extremos en nuestra región galáctica, cuyo entendimiento podría ofrecer información crucial sobre los eventos astrofísicos que los originan. Los niveles de energía detectados apuntan a que existen aceleradores de partículas cósmicas extremadamente poderosos relativamente cerca de nuestro sistema solar. Aunque los astrónomos todavía no pueden precisar de qué objetos se trata, es evidente que estamos hablando de fuentes energéticas de una magnitud colosal, mucho más allá de la energía que se genera en los procesos de fusión nuclear de las estrellas.
Un importante descubrimiento
Los rayos cósmicos consisten en partículas cargadas que viajan por el espacio, incluyendo electrones, protones y núcleos atómicos. Estas partículas nacen de eventos astrofísicos de alta energía, como las explosiones de supernovas, los púlsares y los agujeros negros. A diferencia de los rayos gamma, que viajan sin ser alterados por el espacio, los rayos cósmicos son desviados y afectados por los campos magnéticos presentes en toda la galaxia, lo que hace imposible determinar de manera precisa su punto de origen. como explica Egberts.
El observatorio H.E.S.S. ha logrado identificar electrones y positrones de rayos cósmicos que alcanzan energías de hasta 40 teraelectronvoltios (TeV), unos mil millones de veces mayor que la luz visible. Los telescopios detectan la radiación de Cherenkov, una luz tenue que se produce cuando una partícula cargada viaja más rápido que la luz en un medio como la atmósfera terrestre. Cuando los rayos cósmicos, ya sean electrones, protones o núcleos de átomos, entran en la atmósfera terrestre, interactúan con las moléculas del aire y generan una cascada de partículas secundarias. Esas partículas secundarias emiten la luz de Cherenkov, que los telescopios de H.E.S.S. son capaces de detectar y analizar.
Peligro potencial
Los rayos cósmicos pueden tener efectos negativos tanto a nivel individual como para toda la humanidad. Estos riesgos varían significativamente dependiendo del nivel de exposición y de las circunstancias.
A nivel individual, la exposición a rayos cósmicos provoca mutaciones en el ADN, lo que aumenta el riesgo de cáncer a largo plazo. Las partículas de alta energía también pueden afectar el sistema nervioso central, con efectos en la función cognitiva y la coordinación. De hecho, para los astronautas que realizan misiones fuera de la magnetosfera protectora de la Tierra, como en futuros viajes a Marte, la exposición a rayos cósmicos es una de las principales preocupaciones, ya que el daño a las células del cerebro podría afectar sus capacidades operativas durante misiones prolongadas.
Para la civilización, los rayos actúan contra la infraestructura tecnológica. La atmósfera y el campo magnético de la Tierra ofrecen una protección considerable contra los rayos cósmicos, pero cuando estas partículas de alta energía interactúan con la atmósfera, provocan efectos secundarios que alteran la ionosfera. Esta alteración puede causar interrupciones en las comunicaciones de radio de alta frecuencia y afectar el funcionamiento de los satélites. Además, los rayos cósmicos disparan fallos en sistemas eléctricos y electrónicos, incluyendo memorias, procesadores y sistemas de almacenamiento masivo.
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Gran desafío
La detección de electrones y positrones con energías de varios TeV es un desafío significativo para los astrofísicos. Los instrumentos espaciales con un área típica de detección limitada a aproximadamente un metro cuadrado, no logran capturar suficientes de estas partículas de alta energía. Su abundancia disminuye a medida que aumenta su energía. Los telescopios en tierra, como H.E.S.S., aprovechan la cascada de partículas generadas en la atmósfera para inferir la energía y naturaleza de los rayos cósmicos originales. El reto aquí es diferenciar entre las lluvias provocadas por electrones y las causadas por protones, que son mucho más frecuentes. “Los bajos flujos a energías mayores de TeV limitan las posibilidades de las misiones espaciales para poder realizar mediciones," apunta Mathieu de Naurois, investigador del CNRS en el Laboratoire Leprince-Ringuet. "Por lo tanto, nuestra medida no solo proporciona datos en un rango de energía crucial y previamente inexplorado, afectando nuestra comprensión del vecindario local, sino que probablemente seguirá siendo un referente en los próximos años”.
El descubrimiento de estas partículas y sus niveles de energía tan altos refuerza la hipótesis de que en las cercanías de nuestro sistema solar hay objetos o eventos astrofísicos capaces de generar aceleraciones de partículas de una magnitud sin precedentes. Los responsables podrían ser supernovas, púltares o incluso agujeros negros, pero la falta de una señal directa y la difícil detección de estas partículas siguen siendo un gran obstáculo para desentrañar este misterio cósmico.
