Terzan 5 revela secretos de los rayos cósmicos y los campos magnéticos: un gran avance en la astrofísica

En un estudio innovador publicado hoy en Nature Astronomy, los investigadores han aprovechado las características únicas del denso cúmulo estelar Terzan 5 para arrojar nueva luz sobre el comportamiento de los rayos cósmicos y los campos magnéticos que influyen en sus trayectorias. Este laboratorio celestial, ubicado en una región de la galaxia que actualmente se mueve rápidamente a través del espacio, ha proporcionado una oportunidad sin precedentes para medir cómo los rayos cósmicos alteran sus trayectorias debido a las fluctuaciones en los campos magnéticos interestelares.

Origen de los rayos cósmicos

Los rayos cósmicos, partículas de alta energía que viajan por el espacio a casi la velocidad de la luz, han fascinado a los científicos desde su descubrimiento por el físico austroamericano Victor Hess en 1912. Las observaciones de Hess revelaron que los niveles de radiación aumentaban con la altitud, incluso durante los eclipses solares, lo que indica que estos rayos provenían de más allá de la atmósfera terrestre. Esta revelación abrió un nuevo capítulo en la comprensión de las fuentes de radiación, diferenciando los rayos cósmicos de las emisiones radiactivas detectadas en la Tierra.

A pesar de su descubrimiento hace más de un siglo, los orígenes exactos y los comportamientos de los rayos cósmicos siguen siendo en parte enigmáticos. Estas partículas, que incluyen núcleos atómicos y partículas elementales como protones y electrones, son desviadas por los campos magnéticos. Este fenómeno dificulta rastrear sus orígenes, ya que sus trayectorias se vuelven erráticas cuando encuentran estos campos, de manera similar a como los antiguos monitores de tubo de rayos catódicos (CRT) utilizaban campos magnéticos para guiar los electrones.

Terzan 5

Terzan 5, un cúmulo globular de estrellas cercano al centro galáctico, ha demostrado ser instrumental en el avance de nuestro conocimiento sobre los rayos cósmicos. Este cúmulo, que contiene un gran número de púlsares de milisegundo—estrellas de neutrones altamente magnetizadas y de rápida rotación—acelera los rayos cósmicos a velocidades extremas. Aunque estos rayos cósmicos no alcanzan directamente la Tierra debido a las desviaciones magnéticas, su presencia se deduce de los rayos gamma producidos cuando los rayos cósmicos chocan con los fotones de la luz estelar. A diferencia de los rayos cósmicos, los rayos gamma no se ven afectados por los campos magnéticos y viajan en línea recta hacia la Tierra.

Un aspecto intrigante de Terzan 5 es el desplazamiento observado de los rayos gamma con respecto a las posiciones esperadas de las estrellas del cúmulo. Descubierto en 2011, este desplazamiento desconcertó a los astrónomos hasta que surgió una nueva explicación. Terzan 5 se encuentra actualmente en una órbita rápida y amplia que periódicamente lo aleja del plano galáctico. A medida que el cúmulo se sumerge a través de la galaxia a cientos de kilómetros por segundo, crea una «cola» magnética, similar a la cola de un cometa en el viento solar.

El viaje de Terzan 5 hacia la Tierra

Los rayos cósmicos emitidos por Terzan 5 viajan inicialmente a lo largo de esta cola magnética. Como la cola no está dirigida hacia la Tierra, los rayos gamma producidos por estos rayos cósmicos se proyectan lejos de nuestra línea de visión. Sin embargo, debido a las fluctuaciones magnéticas, las trayectorias de estos rayos cósmicos eventualmente cambian y algunos comienzan a apuntar hacia la Tierra. Este proceso, que toma aproximadamente 30 años, hace que los rayos gamma parezcan desplazados con respecto al cúmulo en sí, ya que se originan en una región a unos 30 años luz de distancia.

Este descubrimiento ha permitido a los científicos medir, por primera vez, el tiempo necesario para que las fluctuaciones magnéticas alteren las direcciones de los rayos cósmicos. Esta medición es crucial para probar las teorías sobre los campos magnéticos interestelares y sus fluctuaciones, acercando a los investigadores a la comprensión de la radiación cósmica detectada por primera vez hace más de un siglo por Victor Hess. A través del prisma de Terzan 5, los astrofísicos han adquirido valiosas perspectivas sobre las interacciones dinámicas entre los rayos cósmicos y los campos magnéticos de nuestra galaxia, lo que representa un avance significativo en el campo de la astrofísica.