Nuevo estudio revisita las fusiones de estrellas como potentes fuentes de rayos cósmicos
Por: James Devitt, Universidad de Nueva York.
01 de marzo de 2025
Concepto artístico de dos estrellas de neutrones están a punto de colisionar. Crédito de la imagen: Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA.
Los rayos cósmicos de ultraalta energía son las partículas de mayor energía del Universo, cuya energía es más de un millón de veces superior a la que puede alcanzar el ser humano. Pero, aunque la existencia de los rayos cósmicos de ultraalta energía (UHECRs, por sus siglas en inglés) se conoce desde hace 60 años, los investigadores no han logrado formular una explicación satisfactoria de su origen que explique todas las observaciones. Pero una investigación liderada por expertos de la Universidad de Nueva York, proporciona una explicación viable y comprobable de cómo se forman los UHECRs.
“Tras seis décadas de trabajo, puede que por fin se haya identificado el origen de las misteriosas partículas de mayor energía del Universo. Este descubrimiento proporciona una nueva herramienta para comprender los acontecimientos más catastróficos del universo: la fusión de dos estrellas de neutrones para formar un agujero negro, que es el proceso responsable de la creación de muchos elementos preciosos o exóticos, entre ellos el oro, el platino, el uranio, el yodo y el xenón”, afirma Glennys Farrar, profesora universitaria de Física y titular de las cátedras Julius Silver, Rosalind S. Silver y Enid Silver Winslow de la Universidad de Nueva York.
El trabajo, que aparece en la revista Physical Review Letters, propone que los UHECR se aceleran en los flujos magnéticos turbulentos de las fusiones de estrellas binarias de neutrones (arrojados desde el remanente de la fusión, antes de la formación del agujero negro final). El proceso genera simultáneamente ondas gravitacionales potentes, algunas de las cuales ya han sido detectadas por los científicos de la colaboración LIGO-Virgo.
La propuesta de Farrar en Physical Review Letters explica, por primera vez, dos de las características más misteriosas de los UHECR: la estrecha correlación entre la energía de un UHECR y su carga eléctrica y la extraordinaria energía de un puñado de eventos de altísima energía. Del análisis de Farrar se desprenden dos consecuencias que pueden proporcionar validación experimental en trabajos futuros: Los UHECR de energía más alta se originan como elementos raros del “proceso r”, como el xenón y el telurio, lo que motiva la búsqueda de dicho componente en los datos del UHECR.
Otra de las conclusiones de interés, es que los neutrinos de energía extremadamente alta, originados en colisiones UHECR del orden energético de 10 PeV, están necesariamente acompañados por la onda gravitacional producida en la fusión de la estrella de neutrones madre.
Fuente:
https://phys.org/news/2025-03-theory-star-mergers-universe-highest.html