Misteriosas partículas de alta energía podrían provenir de agujeros negros

Un trío de misteriosas partículas de alta energía podría tener la misma fuente: agujeros negros activos incrustados en cúmulos de galaxias, según sugieren los investigadores en Nature Physics.

Los científicos no han podido descifrar los orígenes de los tres tipos de partículas: los rayos gamma que proporcionan un brillo de fondo al universo, los neutrinos cósmicos y los rayos cósmicos de energía ultra alta. Cada uno lleva una gran cantidad de energía, desde alrededor de mil millones de electronvoltios para un rayo gamma hasta 100 mil millones de electronvoltios para algunos rayos cósmicos.

Extrañamente, cada tipo de partícula parece contribuir con la misma cantidad total de energía al universo que los otros dos. Esa es una pista de que los tres pueden ser impulsados ​​por el mismo motor, dice el físico Kohta Murase de Penn State.

"Podemos explicar los datos de estos tres mensajeros con una sola imagen", dice Murase.

Primero, un agujero negro acelera las partículas cargadas a energías extremas en un jet potente. Estas "son una de las fuentes candidatas más prometedoras de rayos cósmicos de energía ultra alta", dice Murase. Los rayos cósmicos más energéticos escapan del chorro e inmediatamente surcan un mar de gas magnetizado dentro del cúmulo de galaxias.

Algunos rayos también escapan del gas y se dirigen hacia la Tierra. Pero rayos menos energéticos quedan atrapados en el clúster durante un billón de años. Allí, interactúan con el gas y crean neutrinos de alta energía que luego escapan del clúster.

Mientras tanto, los rayos cósmicos que escaparon viajan a través del espacio intergaláctico e interactúan con los fotones para producir el brillo de los rayos gamma.

Murase y el astrofísico Ke Fang de la Universidad de Maryland en College Park descubrieron que las simulaciones por computadora de este escenario se alinearon con observaciones de cuántos rayos cósmicos, neutrinos y rayos gamma llegaron a la Tierra.

"Es una buena pieza de unificación de muchas ideas", dice el físico Francis Halzen del IceCube Neutrino Observatory en la Antártida, donde se han observado los neutrinos de mayor energía.

Fuente: sciencenews.org