Descubren un «nido» de rayos cósmicos en el espacio

Los rayos cósmicos, que llegan a nuestro planeta en forma de lluvia de partículas, están constituidos por protones muy energéticos, núcleos atómicos o electrones sueltos que llegan desde el espacio exterior. Desde que fueran descubiertos en 1912 por el físico austríaco Victor Hess , los investigadores han intentado averiguar, sin conseguirlo, de dónde proceden exactamente y, sobre todo, dónde obtienen su enorme energía.

Los rayos cósmicos, en efecto, viajan casi a la velocidad de la luz y ostentan energías que son superiores en varios órdenes de magnitud a las que se pueden obtener en los mayores aceleradores de partículas de la Tierra.

Muchos científicos creen que los rayos cósmicos con una energía superior a los 1015 eV (electronvoltios) deben su aceleración a las ondas de choque que se producen cuando una supernova (una estrella en explosión) expulsa una gran cantidad de material al espacio y a gran velocidad. Ya en 2003 se obtuvieron las primeras evidencias indirectas de que por lo menos algunos de estos rayos cósmicos se generaban en el interior de regiones muy activas en la formación de nuevas estrellas.

Para ello se midió la abundancia relativa de algunos isótopos presentes en los rayos cósmicos que llegan a la Tierra, y se encontró que por lo menos una quinta parte de ellos se correspondían con materiales eyectados por estrellas muy pesadas.

Ahora, las últimas investigaciones confirman esa hipótesis. Un equipo internacional de astrofísicos ha analizado los datos recogidos por el Large Area Telescope (uno de los instrumentos del telescopio espacial Fermi ), y se ha encontrado con una enorme fuente de rayos gamma procedente de una región muy concreta de la constelación del Cisne. La emisión de rayos se extiende a lo largo de una línea que mide unos 160 años luz, justo en medio de dos cúmulos que contienen estrellas muy masivas. Uno de esos cúmulos contiene más de 500 de ellas, y el otro cerca de 75.

Las estrellas muy masivas se forman en el interior de densas nubes de gas y, a medida que crecen, expulsan materia en forma de viento estelar, un fenómeno que se acrecienta cuando alguna de ellas explota en forma de supernova. La enorme presión de estas eyecciones impulsa grandes cantidades de gas hacia fuera. Un gas que, al expandirse a gran velocidad, va creando cavidades, o burbujas, alrededor de las estrellas de las que procede. Estas burbujas pueden crecer hasta encontrarse con otras burbujas procedentes de estrellas vecinas, formando "superburbujas".

Los investigadores del Fermi creen que los rayos gamma que han detectado son el resultado de los rayos cósmicos que se generan en el interior de una de estas superburbujas al interactuar con los gases y la luz que contienen. Los científicos usan los rayos gamma para estudiar el comportamiento de los rayos cósmicos porque los primeros, a diferencia de los segundos, no son desviados por los campos magnéticos que permean el espacio, y por lo tanto es más sencillo rastrear su procedencia.

"Esta es la primera vez que tenemos pruebas firmes de una fuente de rayos cósmicos en el interior de una región de formación de estrellas masivas", asegura Luigi Tibaldo, de la Universidad italiana de Padua y uno de los miembros del equipo. "Se trata de un gran paso adelante en el camino hacia la comprensión del misterio de los rayos cósmicos".

El siguiente paso será averiguar de dónde obtienen exactamente los rayos cósmicos su ingente cantidad de energía. Podría ser, explica Tibaldo, que el "culpable" sea una única onda de choque generada por una supernova, pero también podría ser la acción combinada de diferentes ondas de choque. Para saberlo con certeza, será necesario observar la superburbuja del Cisne con una mayor resolución, elaborar mejores modelos de la dinámica de estas burbujas y obtener, además, nuevos datos de otras regiones en las que se forman estrellas masivas, tanto dentro como fuera de nuestra galaxia.

Una tarea enorme y que no ha hecho más que empezar...