Microcuásares, según LHAASO, Aceleran Rayos Cósmicos Más Energéticos de la Vía Láctea

Científicos que operan el Observatorio LHAASO han propuesto una tesis fundamental que aborda uno de los enigmas más persistentes de la astrofísica moderna: la génesis de los rayos cósmicos de máxima energía dentro de la Vía Láctea. La conclusión central sugiere que los microcuásares, sistemas binarios compuestos por un agujero negro y una estrella compañera, funcionan como los motores de partículas responsables de impulsar estos rayos cósmicos de alta energía. Esta línea de investigación busca resolver la cuestión del origen de estas partículas que bombardean nuestro planeta, un misterio que ha ocupado a la comunidad científica durante décadas.

El Observatorio LHAASO, cuyas observaciones iniciaron en abril de 2019, se encuentra estratégicamente situado en Daocheng, dentro de la Prefectura Autónoma Tibetana de Garzê, en la provincia de Sichuan, China, a una altitud de 4,410 metros sobre el nivel del mar. La evidencia que sustenta esta hipótesis se deriva de la observación de fotones con energías que superan el umbral de 1 PeV en una estructura localizada en la región de formación estelar de Cygnus. Dentro de esta región, se ha registrado la energía fotónica más alta en 2.5 PeV, un dato que subraya la capacidad de aceleración extrema de estos fenómenos cósmicos. El Dr. Cao Zhen, Investigador Principal en LHAASO y Académico de la Academia China de Ciencias (CAS), ha señalado que estos estudios profundizan la comprensión de los mecanismos fundamentales que rigen el origen de los rayos cósmicos y los procesos físicos extremos que ocurren en los sistemas de agujeros negros.

La colaboración LHAASO, que incluye a 300 miembros de 32 instituciones y 6 países, ha sido instrumental en este avance. El observatorio está diseñado para la vigilancia del cielo en rayos gamma y rayos cósmicos, cubriendo un área de aproximadamente 145 hectáreas. Este instrumento es crucial porque puede detectar fotones con energías superiores a 0.1 PeV, algo que los detectores anteriores no podían confirmar sólidamente, marcando el inicio de la era de la astronomía de rayos gamma de ultra-alta energía (UHE).

Un hito relacionado, anunciado por LHAASO en febrero de 2024, fue la identificación de una burbuja gigante de rayos gamma de energía ultra-alta en la región de Cygnus, catalogada como un "súper acelerador de rayos cósmicos". Investigaciones recientes han identificado doce microcuásares dentro del campo de visión de LHAASO, localizados a menos de 10 kiloparsecs de la Tierra. La detección de radiación UHE, que supera los 100 TeV, asociada a cinco de estos microcuásares, incluyendo a SS 433, demuestra que los agujeros negros en acreción pueden operar como aceleradores eficientes de partículas más allá de 1 PeV, contribuyendo a los rayos cósmicos galácticos, particularmente en la región de la 'rodilla' del espectro energético.

Es pertinente contrastar este hallazgo con el conocimiento previo sobre los rayos cósmicos de energía extrema, los cuales, según el Observatorio Pierre Auger en Argentina, provienen del exterior de la Vía Láctea, basándose en datos recopilados hasta 2017. Sin embargo, el trabajo de LHAASO se enfoca en las partículas aceleradas dentro de nuestra propia galaxia, que se cree son responsables de la región de la 'rodilla' del espectro energético, alrededor de unos pocos PeV. La capacidad de LHAASO para medir el espectro de protones hasta 12 PeV, combinando la detección de fotones, muones y luz Cherenkov, permite una medición de alta precisión que guía la búsqueda de estos aceleradores hadrónicos. La confirmación de que los microcuásares son la fuente principal de estos aceleradores galácticos de alta energía representa un avance crucial para delimitar el origen de las partículas más energéticas que alcanzan nuestro sistema solar.