Los restos de estallidos estelares aceleran a los rayos cósmicos

En 1572, cuando tenía 26 años, el célebre astrónomo danés Tycho Brahe identificó y describió un astro de brilló fulgurante que luego se fue apagando. La llamada “estrella de Tycho” era una supernova, o estrella que estalla después de agotar su “combustible”. Ahora, más de cuatro siglos después, un equipo internacional de científicos –del que también participaron investigadores argentinos- analizó remanentes de esa explosión estelar y encontró evidencias que podrían explicar uno de los grandes misterios de la astrofísica: por qué se aceleran los rayos cósmicos.

Los rayos cósmicos son partículas muy energéticas, principalmente protones y núcleos atómicos, que viajan por el espacio a velocidades cercanas a la de la luz y cuyo estudio podría revelar información sobre la evolución y el origen del Universo.

Si bien se desconoce de dónde provienen los rayos cósmicos que viajan por el espacio y llegan hasta la Tierra, los astrónomos creen conocer en qué lugares del Universo pueden ser acelerados. “Se especula con que una importante fuente de aceleración de rayos cósmicos serían  los frentes de choque generados en las explosiones de supernovas,  mientras que los rayos más energéticos serían acelerados en los núcleos de galaxias activas”, explicó a la Agencia CyTA la doctora en física Estela M. Reynoso, investigadora del CONICET en el Instituto de Astronomía y Física del Espacio de CONICET- UBA. Sin embargo, no había pruebas decisivas para apoyar ambas teorías.

Ahora, Reynoso acaba de participar de un estudio internacional, publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters, que podría probar la relación entre restos de supernovas y la aceleración de rayos cósmicos. La investigación fue conducida por John Hughes y Kristoffer Eriksen de la Universidad Rutgers en Estados Unidos.

Tras una observación muy prolongada del “remanente” de la explosión de la estrella de Tycho, situada en la Vía Láctea a una distancia de 13 mil años luz de la Tierra, los científicos descubrieron por primera vez una estructura muy llamativa: un patrón de franjas regulares ubicadas cerca del borde. “Ninguna teoría predijo nunca la existencia de este patrón (en remanentes de supernovas)”, apuntó Reynoso. “Este descubrimiento apoya la teoría en boga según la cual, cerca del borde de los remanentes de supernovas, los campos magnéticos se enredan considerablemente y los movimientos de las partículas se vuelven muy turbulentos”.

Según la especialista, que también es profesora en la Universidad Nacional de Rosario, las partículas cargadas ganan energía rebotando reiteradamente dentro del frente de choque del remanente de supernova, y las más energéticas se escapan dejando atrás una intrincada red de “huecos” y “paredes” que corresponden a regiones de campos magnéticos débiles y fuertes, respectivamente. Mediante cálculos, los investigadores pudieron estimar que la energía de esas partículas aceleradas coincidía con “la energía de los rayos cósmicos más energéticos que se producen en nuestra galaxia”.

El trabajo realizado por el equipo internacional de astrónomos está basado en observaciones realizadas con Chandra, que es un telescopio espacial de la NASA que opera en rayos X. “También, para complementar el estudio, se analizaron observaciones en ondas de radio, realizadas con el radiotelescopio Very Large Array de Estados Unidos, y en el infrarrojo, con el telescopio espacial Spitzer”, indicó Reynoso.

Los remanentes de supernovas son estructuras nebulosas que quedan después del impresionante estallido estelar. En supernovas como el que vio Tycho en 1572, la estrella se destruye completamente. “La onda expansiva barre lo que encuentra a su paso creando una cáscara de materia que, en conjunto con el núcleo compacto residual, si lo hubiere, constituyen el remanente de supernova”, señaló la investigadora.

Proyecto Astronómico Internacional en Mendoza