Un pequeño agujero negro podría revelar el misterio de los rayos cósmicos

Un pequeño agujero negro está ayudando a los científicos a comprender cómo los misteriosos rayos cósmicos pueden atravesar el Universo y golpear la Tierra casi a la velocidad de la luz: el agujero negro SS 433, ubicado en la nebulosa Manatí a unos 17.000 años luz de distancia de la Tierra, presenta un acelerador de partículas natural que está dinamizando los rayos cósmicos que bombardean nuestro planeta.

Científicos de la colaboración HESS y del Instituto Max Planck, en Alemania, lograron identificar rayos gamma de alta energía procedentes de los jets o chorros relativistas del agujero negro SS 433, revelando la ubicación exacta de un mecanismo natural que acelera las partículas. La eficacia de este sistema y la velocidad de las emisiones podría estar relacionada con el enigmático fenómeno de los rayos cósmicos, que impactan masivamente sobre la Tierra.

Un poderoso acelerador de partículas

Según una nota de prensa, el hallazgo permite precisar como nunca antes el movimiento y la dinámica de un chorro relativista en nuestra propia galaxia, ofreciendo información valiosa sobre estos extraordinarios fenómenos astrofísicos: los jets o chorros relativistas son poderosas emanaciones generadas desde los agujeros negros. Los resultados se detallan en un nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Science.

SS 433 destaca como uno de los objetos más intrigantes de nuestra Vía Láctea: es un pequeño agujero negro o microcuásar localizado en la nebulosa Manatí, a unos 17.000 años luz de la Tierra. Ahora, los científicos han logrado detectar rayos gamma de muy alta energía que proceden de los chorros de SS 433, además de identificar la ubicación de un acelerador de partículas natural que los activa y les permite alcanzar increíbles velocidades.

El enigma de los rayos cósmicos

Sabemos que la Tierra es inundada cada segundo por emisiones provenientes del espacio, conocidas como rayos cósmicos. Los científicos han estimado que llegan desde agujeros negros como SS 433 y estrellas en explosión, pero desconocen aún su origen exacto y su naturaleza. Gracias a la protección de la atmósfera terrestre, estos rayos que atraviesan nuestros cuerpos llegan atenuados a la superficie de la Tierra.

Si llegaran con todo su potencial energético, la vida sobre nuestro planeta sería inviable: la energía recibida provocaría que nuestro ADN se haga trizas. A pesar de esta protección, es importante que comprendamos cómo surgen e impactan en todo el cosmos, ya que por ejemplo podrían limitar futuras exploraciones del espacio profundo o la instalación de colonias humanas en otros planetas.

El proceso de aceleración

En la nueva investigación, los científicos tuvieron una oportunidad única de apreciar el mecanismo que haría acelerar las emisiones de rayos gamma de alta energía en SS 433. Este proceso podría repetirse en otras estructuras, explicando cómo y por qué nuestro planeta es bombardeado por rayos cósmicos.

En principio, el agujero negro emite los jets o chorros relativistas. Pero luego de atravesar una distancia de alrededor de 80 años luz, estos chorros sufren una transformación, reapareciendo abruptamente como fuentes brillantes de emisión no térmica (rayos X y rayos gamma). En ese momento, aceleran a enormes velocidades y se pierden en el espacio.

Estos rayos cósmicos de alta energía serían parte de aquellos que llegan constantemente a la Tierra, revelando un mecanismo natural de aceleración de partículas de increíble eficacia. “Ha existido mucha especulación sobre la aparición de aceleración de partículas en este sistema único, pero ahora hemos podido precisar el lugar de la aceleración y la naturaleza de las partículas aceleradas. Esto nos permite sondear el movimiento de las partículas lanzadas por el agujero negro”, concluyó en el comunicado el científico Jim Hinton, director del Instituto Max Planck de Física Nuclear de Heidelberg y uno de los autores del estudio.

Referencia

Acceleration and transport of relativistic electrons in the jets of the microquasar SS 433. H.E.S.S. Collaboration. Science (2024). DOI:https://doi.org/10.1126/science.adi2048