Los electrones de rayos cósmicos más energéticos jamás detectados nos están dando algunas pistas vitales sobre los orígenes de estas enigmáticas partículas.
Desde 2015, más de 7 millones de partículas han impactado el Telescopio Electrónico CALorimétrico (CALET) sujeto a la fuerte y ancha parte trasera de la Estación Espacial Internacional.
Esta gran colección ha proporcionado a los científicos un conjunto de datos sólido que, según dicen, apunta a al menos una fuente cercana de electrones de rayos cósmicos, y posiblemente más.
«La parte más emocionante es ver las cosas con las energías más altas». dice el astrofísico Nicholas Cannady de la Universidad de Maryland Condado de Baltimore, y miembro de la Colaboración CALET liderada por el astrofísico Shoji Torii de la Universidad de Waseda en Japón.
«Tenemos algunos candidatos por encima de 10 teraelectronvoltios, y si se confirma que se trata de eventos de electrones reales, será realmente una prueba irrefutable de una fuente cercana».
Hemos conocido sobre energía rayos cósmicos ya que se detectaron señales de su presencia observado por primera vez hace más de un sigloy durante todo ese tiempo, su origen ha seguido siendo en gran medida un misterio.
Son partículas diminutas (en su mayoría núcleos atómicos, pero también partículas subnucleares como protones y electrones) que fluyen a través del Universo a una velocidad cercana a la de la luz, con más potencia de la que deberían tener estas pequeñas cosas.
Sin embargo, como la mayoría de las cosas energéticas del Universo, los científicos creen que provienen de fuentes energéticas. La explicación más probable hasta ahora es restos de supernovaque aceleran las partículas y las envían a través del espacio, pero también existen otras posibles fuentes.
Uno de ellos es la aniquilación teórica de materia oscura, por lo que los físicos están interesados en estudiarlos y comprender su origen. Pero detectarlos es un poco complicado. Aquí en la tierra, los rayos cósmicos chocan con átomos y moléculas de la atmósfera y producen lluvias de partículas; es la lluvia lo que detectamos, no el rayo cósmico en sí.
Algunos detectores de electrones de alta energía también sufren interferencias de protones que vuelan rápidamente y alteran los resultados. Pero el experimento CALET, basado en el espacio, permite la detección directa de rayos cósmicos, hasta de altas energías.
Trabajos anteriores permitieron la detección de rayos cósmicos hasta 4,8 teraelectronvoltios. Ese trabajo encontró que, a medida que aumentaban los niveles de energía, disminuía la cantidad de rayos cósmicos.
Utilizando el enorme conjunto de datos de CALET con nuevos procesos para detectar errores causados por protones en interferencia, el equipo pudo detectar rayos cósmicos electrónicos de hasta 7,5 teraelectronvoltios, aumentando enormemente el alcance de los datos.
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Y, curiosamente, descubrieron que no había caída en la incidencia de los rayos cósmicos a energías más altas. En todo caso, parece ser cierto lo contrario: en las energías más altas, los rayos cósmicos parecen aumentar.
Todavía no sabemos de dónde vienen, pero, dado que los rayos cósmicos pierden energía al viajar por el espaciolas altas energías sugieren que deben venir de relativamente cerca de nosotros.
De hecho, hay restos de supernova cerca cuya ubicación y proximidad son consistentes con la detección de algunos de los rayos cósmicos de mayor energía detectados en el conjunto de datos. El equipo espera que la observación continuada aclare aún más el origen.
«Estas observaciones de CALET abren la tentadora posibilidad de que la materia de un remanente de supernova cercano en particular pueda medirse en la Tierra». dice el físico T. Gregory Guzik de la Universidad Estatal de Luisiana, líder de la rama estadounidense de la Colaboración CALET.
«La medición continua de CALET durante la vida de la Estación Espacial Internacional ayudará a arrojar nueva luz sobre el origen y el transporte de materia relativista en nuestra galaxia».
La investigación ha sido publicada en Cartas de revisión física.
