Invasores extraterrestres: los rayos cósmicos

Al escuchar las palabras “rayos cósmicos” , se puede pensar inmediatamente en algo esotérico y misterioso, muy lejano de nuestra realidad cotidiana, sobre todo si recordamos que en la historieta de “Los 4 fantásticos”, son precisamente los rayos cósmicos los que dotan a un humano de capacidades extraordinarias, tales como la superfuerza o el talento de volverse invisible a voluntad.  Sin embargo, estos “invasores extraterrestres” han estado presentes a lo largo de toda nuestra vida.

Gran parte de la materia que compone nuestro sistema solar, incluyendo la Tierra, proviene de regiones extragalácticas a las que el humano jamás podría viajar con la tecnología actual. Como el meteorito que produjo la extinción de los dinosaurios, objetos de menor dimensión se proyectan sobre nuestro planeta, creando asombrosos espectáculos como la lluvia de estrellas. Objetos más pequeños caen con mayor frecuencia. De hecho, desde hace casi un siglo se sabe que núcleos atómicos (mayormente protones) y electrones bombardean todo el tiempo nuestra atmósfera. Estos núcleos atómicos y electrones que llegan de todas direcciones y a la velocidad de la luz son lo que llamamos rayos cósmicos.

Globos aerostáticos, satélites y astronautas han sido testigos de la presencia de los rayos cósmicos en el espacio y a grandes altitudes sobre la Tierra. Estos rayos penetran nuestra atmósfera a la velocidad de la luz, disparadas desde algún lugar del espacio exterior. Al chocar con las moléculas de la atmósfera, estas partículas producen intensas lluvias de otras partículas hijas, entre las que se reparte la energía del rayo original.  En su camino, estas partículas atraviesan cualquier obstáculo, incluyendo nuestros cuerpos. De hecho, estos chubascos o cascadas de partículas son tan frecuentes que, por ejemplo, mientras tomamos el Sol en una playa, cada segundo somos golpeados por cientos de estos pequeños productos de los rayos cósmicos.

Dependiendo de ciertas propiedades como su velocidad, los rayos cósmicos adquieren energías que pueden ser tan bajas como la de una pluma que se mece en el aire o tan altas como la de una pelota de tenis lanzada a máxima velocidad. Pero ¿cómo adquieren su energía los rayos cósmicos? ¿De dónde provienen? Es difícil dar una respuesta precisa. Mientras que el origen de los rayos cósmicos de baja energía  se asocia con el viento solar (partículas que salen del Sol) o con ciertas explosiones estelares, el lugar donde nacen los rayos más energéticos y cómo adquieren semejantes energías ha sido un acertijo hasta hace unos meses, cuando se reveló una pista acerca de su misterioso origen.

En Argentina, cientos de astrofísicos de todo el mundo, incluyendo México, combinan sus esfuerzos para revelar los secretos de los rayos cósmicos ultraenergéticos. En una superficie equivalente a dos veces la ciudad de México o 30 veces Paris, el observatorio más grande del mundo (llamado Pierre Auger) detecta los rayos cósmicos más energéticos y permite analizar las propiedades de éstos. Observatorios de semejante tamaño son necesarios debido a que estos rayos nos visitan mucho menos frecuentemente que sus hermanos menos energéticos, y a que los chubascos producidos por rayos ultraenergéticos cubren grandes distancias.

Los datos obtenidos en el Observatorio Pierre Auger han conducido a interesantes descubrimientos. Uno de sus más sorprendentes hallazgos es que los rayos ultraenergéticos provienen de regiones relativamente cercanas a nuestra galaxia. Todo indica que una de las fuentes de estos rayos es el núcleo activo de la galaxia Centauro, que es la galaxia que alberga a la estrella más cercana al Sol, Próxima Centauri. Según las observaciones, el núcleo de Centauro debe tener un gigantesco agujero negro que dota a las partículas de una enorme energía y después las lanza al espacio abierto, hacia la Tierra. De hecho, es la primera vez que se observa una fuente que no sólo emite radiación electromagnética, como la luz, sino también partículas. Este hallazgo que abre una nueva ventana en la investigación de nuestro universo se ha ganado el honor de aparecer en la revista científica “Science”, reservada a los trabajos más trascendentales para el desarrollo científico de la humanidad.

Sin embargo, no todos los rayos cósmicos de altas energías provienen de Centauro. Se sabe que hay otras fuentes probablemente con características muy diferentes, que esperan ser descubiertas. Con este y otros propósitos, en el hemisferio norte (Colorado, EU) se construirá la segunda fase del Observatorio Pierre Auger. Las dos fases en conjunto serán parte de un solo “ojo” gigantesco que buscará las fuentes de nuestros invasores extraterrestres ultraenergéticos. Seguramente, se encontrarán esas otras fuentes y, al mismo tiempo, se descubrirá el tipo de objetos que emiten los rayos que aterrizan en nuestro planeta.

Las actuales mediciones del Observatorio Pierre Auger tienden a confirmar las teorías de los mecanismos de propagación de los rayos cósmicos en el universo.  Particularmente, indican que los rayos cósmicos observables poseen una energía máxima (el llamado corte GZK). Rayos con una energía ligeramente mayor son amortiguados por la radiación cósmica de fondo que llena todo el universo y, por tanto, llegan a la Tierra con una energía mucho menor. Si la teoría es correcta, el monumental observatorio   corroborará  que es imposible observar rayos cósmicos con energías mayores a las de una veloz pelota de tenis.  El observatorio también comprobará la composición de los rayos ultraenergéticos y la energía máxima de las partículas cósmicas más energéticas pero prácticamente indetectables, como los fotones y los neutrinos. Pero si las teorías se equivocan... el Observatorio Pierre Auger nos dirá que la Naturaleza nos guarda aún incontables misterios más allá de nuestro planeta, nos revelará los secretos extraterrestres.

* Universidad de Karlsruhe, Alemania. Integrante de la Colaboración Pierre Auger

** Universidad de Bonn, Alemania.