El misterio de los elementos pesados en los rayos cósmicos galácticos
7/7/2021 de SwRI / The Astrophysical Journal Letters
Científicos del SwRI han desarrollado esta imagen conceptual de la dinámica de los iones pesados basada en las observaciones de MMS. Las líneas de trayectoria de colores ilustran cómo las partículas alfa (He++) se comportan cuando se tropiezan con un frente de choque extremo. Los campos magnéticos cambian su trayectoria, dirigiéndose hacia las zonas de aceleración. Este proceso explica cómo los elementos pesados pueden ser acelerados com rayos cósmicos galácticos en las supernovas. Crédito: SwRI.
Un equipo de científicos ha utilizado datos de la misión MMS (Magnetospheric Multiscale) para explicar la presencia de elementos pesados en los rayos cósmicos galácticos. Estos están compuestos por partículas de alta energía que se desplazan a gran velocidad, principalmente iones de hidrógeno (protones), el elemento más ligero y abundante del Universo. Durante mucho tiempo los científicos han discutido cómo son aceleradas las pequeñas cantidades de iones pesados detectados en los rayos cósmicos galácticos.
La explosión de supernova de una estrella agonizante crea ondas de choque que se propagan por el espacio que tiene a su alrededor, acelerando iones hasta muy altas energías y creando así los rayos cósmicos. Pero este mecanismo no funciona con los iones más pesados.
También se han observado ondas de choque en el entorno cercano a la Tierra. El campo magnético del Sol es transportado a través del espacio interplanetario por el viento solar supersónico, siendo obstruido y desviado por la magnetosfera terrestre, la burbuja de protección que rodea nuestro planeta. Esta región de interacción se denomina arco de choque, un frente de choque con forma de arco. El de la Tierra es mucho más pequeño que los frentes de choque observados en las supernovas. Sin embargo, a veces, las condiciones de este pequeño frente de choque se parecen a las presentes en los de las supernovas.
«Observamos una amplificación intensa del campo magnético cerca del arco de choque, una propiedad conocida asociada con los frentes de choque potentes como los de los restos de supernovas. Entonces analizamos cómo se comportan las diferentes especies de iones al toparse con el arco de choque», explica Hadi Madanian (SwRI). «Descubrimos que estos campos reforzados modifican la trayectoria de los iones pesados, redirigiéndolas hacia la zona de aceleración del frente de choque». Este proceso explicaría, pues, cómo los elementos pesados pueden ser acelerados com rayos cósmicos galácticos en las supernovas.
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