La turbulencia magnética explica la gran energÃa de los rayos cósmicos
La turbulencia magnética, y no la aceleración de choques en entornos astrofÃsicos extremos, probablemente actúa como la fuente de energÃa de los rayos cósmicos, de acuerdo con un nuevo estudio.
Los rayos cósmicos de energÃa ultraalta, que surgen en entornos como la proximidad de los agujeros negros y las estrellas de neutrones, tienen mucha más energÃa que las partÃculas energéticas que emergen de nuestro sol. De hecho, las partÃculas que componen estas corrientes de energÃa tienen alrededor de 10 millones de veces la energÃa de las partÃculas aceleradas en el entorno de partÃculas más extremo de la Tierra, el Gran Colisionador de Hadrones.
¿De dónde proviene toda esa energÃa? Durante muchos años, los cientÃficos creyeron que provenÃa de choques que ocurren en entornos astrofÃsicos extremos (por ejemplo, cuando una estrella explota antes de formar un agujero negro, lo que provoca una enorme explosión que levanta partÃculas).
Esa teorÃa era plausible, pero, según una nueva investigación publicada en The Astrophysical Journal Letters, las observaciones se explican mejor mediante un mecanismo diferente. Los investigadores descubrieron que la fuente de energÃa de los rayos cósmicos es más probablemente la turbulencia magnética.
Los autores del artÃculo descubrieron que los campos magnéticos en estos entornos se enredan y giran, acelerando rápidamente las partÃculas y aumentando drásticamente su energÃa hasta un corte abrupto.
"Estos hallazgos ayudan a resolver preguntas persistentes que son de gran interés tanto para los astrofÃsicos como para los fÃsicos de partÃculas sobre cómo estos rayos cósmicos obtienen su energÃa", dijo Luca Comisso, cientÃfico investigador asociado en el Laboratorio de AstrofÃsica de Columbia y uno de los autores del artÃculo.
Los rayos cósmicos de energÃa ultraalta son órdenes de magnitud más potentes que las partÃculas energéticas del sol: pueden alcanzar hasta 10 elevado a 20 electronvoltios, mientras que las partÃculas del sol pueden alcanzar hasta 10 elevado a 10 electronvoltios, una diferencia de 10 órdenes de magnitud. Para dar una idea de esta enorme diferencia de escala, hay que considerar la diferencia de peso entre un grano de arroz con una masa de aproximadamente 0,05 gramos y un Airbus A380 de 500 toneladas, el avión de pasajeros más grande del mundo.
"Es interesante que estos dos entornos extremadamente diferentes compartan algo en común: sus campos magnéticos están muy enredados y esta naturaleza enredada es crucial para energizar las partÃculas", dijo Comisso.
"Sorprendentemente, los datos sobre rayos cósmicos de energÃa ultraalta claramente prefieren las predicciones de turbulencia magnética a las de aceleración de choque. Esto es un verdadero avance para el campo", dijo Glennys R. Farrar, autor del artÃculo y profesor de fÃsica en la Universidad de Nueva York.
