Un rayo cósmico de ultra-alta energía ha impactado contra la Tierra. Tiene un millón de veces más energía que el acelerador más potente jamás creado por el hombre. Los astrónomos han observado su trayectoria pero no encuentran ningún objeto en nuestra galaxia ni fuera de ella que pueda explicar su procedencia.
El descubrimiento de la Universidad Metropolitana de Osaka, que acaba de publicar Science, parece el inicio de una película de ciencia ficción a la que los investigadores, de momento, sólo han acertado a ponerle un título apocalíptico: Amaterasu, la diosa del sol de la mitología japonesa.
Los rayos cósmicos son partículas cargadas de energía que cruzan el universo a velocidades próximas a la de la luz. Los de bajas energías son producidos por el sol, pero los de energías tan altas son excepcionalmente raros, por lo que los astrónomos apuntan a que sólo pueden proceder de fuera de nuestra galaxia, ya que necesitaría entornos más energéticos, como los alrededores de agujeros negros gigantes en el centro de galaxias distantes.
"Se sabe que se originan en fenómenos muy violentos, como en la explosión de una supernova, la colisión de dos estrellas, o cuando un agujero negro engulle una nube de gas, pero aún se desconoce mucho de su naturaleza y propiedades", explica el astrónomo y director del Observatorio Astronómico Nacional, Rafael Bachiller.
Cuando hablamos de altas energía hablamos de más de 10 elevado a 18 electronvoltios o, lo que es lo mismo, un exaelectrónvoltio (EeV), que es aproximadamente un millón de veces más que lo que puede alcanzar el Gran Colisionador del CERN en Ginebra. Amaterasu tenía una energía de 244 EeV.
Como se trata de una radiación ionizante, significa que tienen suficiente energía para arrancar electrones de los átomos y ionizarlos. Si alcanzan satélites, o en la Tierra un equipo electrónico o informático puede averiarlos o provocar errores. Pero si alcanza un ser vivo puede dañar el tejido biológico provocando una mutación en el ADN.
El profesor Toshihiro Fujii, de la Escuela de Graduados en Ciencias y el Instituto Nambu Yoichiro de Física Teórica y Experimental de la Universidad Metropolitana de Osaka, y un equipo internacional de científicos, llevan desde 2008 detectando estos rayos a través del experimento Telescope Array. Un detector que consta de 507 estaciones que cubren un área de 700 kilómetros cuadrados en Utah, Estados Unidos. El 27 de mayo de 2021, detectaron Amaterasu.
"Cuando lo descubrí pensé que debía haber habido sido error, ya que mostraba un nivel de energía sin precedentes décadas", apunta el profesor Fujii. Tal nivel de energía es comparable al del rayo cósmico más energético jamás observado en la historia, bautizado por los científicos con el nada tranquilizador nombre de Oh-My-God, que impactó en 1991 contra la Tierra con una energía de 320 EeV.
El 7 de agosto de 1912, el físico Victor Hess voló un globo a 5.300 metros, y descubrió que a esa altura había tres veces más radiación ionizante que en la Tierra, por lo que la radiación tenía que proceder del espacio exterior.
Más de un siglo después, seguimos sin saber con certeza cómo se producen o las fuentes que los originan. Amaterasu, de momento, es tan misterioso como la propia diosa japonesa, pero existe la esperanza de que su detección allane el camino a los científicos.
"No se ha identificado ningún objeto astronómico prometedor que coincida con la dirección desde la que llegó, lo que alimenta la existencia de fenómenos astronómicos todavía desconocidos, y orígenes físicos más allá del modelo estándar", reflexiona el profesor Fujii.
"Al estar constituidos por partículas cargadas, los rayos que nos llegan a la Tierra han ido cambiando de dirección siguiendo las líneas caprichosas de los campos magnéticos que permean el medio interestelar.
Por eso, para averiguar su origen, en lugar de localizar los rayos cósmicos directamente, se puede tratar de observar algunos de los efectos que ocasionan", aclara Bachiller.
Cuando un solo rayo cósmico energético golpea la Tierra, normalmente interactúa en lo alto de la atmósfera terrestre, experimentando una reacción física de partículas con un átomo de aire, rompiendo el átomo.
Los fragmentos del átomo que salen suelen tener suficiente energía como para, a su vez, destrozar átomos adicionales, y así sucesivamente, hasta formar una lluvia de partículas subatómicas energéticas.
