Hace dos años un rayo cósmico impactó contra la Tierra. Todavía nadie sabe de dónde vino

No es el más reciente rayo cósmico que ha impactado en la Tierra ni el más potente. Sin embargo, en el rayo cósmico Amaterasu (así lo han llamado los científicos que lo han estudiado) hay varios factores que lo convierten en objeto del interés de astrónomos y físicos. Empezando por su origen: desconocido.

Muy energética. En 2021 una partícula muy energética procedente del espacio exterior, un rayo cósmico, alcanzaba los detectores del experimento Telescope Array, situado en Utah. Se trata de una de las partículas más energéticas detectadas en su clase: 224 exaelectronvoltios (EeV).

Como referencia, el rayo cósmico más energético jamás detectado, la partícula Oh-My-God detectada en 1991, tuvo 320 EeV. Por otra parte, estas partículas suelen ser catalogadas como rayos cósmicos de ultra alta energía (UHECR) cuando superan un EeV.

Esto las sitúa órdenes de magnitud por encima de la alcanzada por las partículas en los aceleradores. Por ejemplo el Gran Colisionador de Hadrones puede alcanzar tras sus mejoras más recientes los 13,6 teraelectronvoltios (TeV) de energía. Los 224 EeV de esta partícula son equivalentes a 224.000 TeV.

Surgida de la nada. Pero la característica más importante de este rayo cósmico quizá no sea tanto su energía como el hecho de que parece proceder de la nada. Y es que, al seguir el rastro de esta partícula para encontrar su origen los investigadores se toparon con la nada más absoluta, una región del cosmos notoriamente vacía.

Los UHECR suelen estar asociados a fenómenos cósmicos muy energéticos, desde estallidos de rayos gamma hasta agujeros negros y núcleos galácticos activos. Sin embargo los investigadores no han sido capaces de asociar este rayo a ninguno de estos fenómenos.

¿Cómo es posible? La principal hipótesis es que la partícula no haya tenido una trayectoria recta. Estos rayos pueden sufrir desviaciones causadas por interacciones con otras partículas, como por ejemplo por campos magnéticos. El problema es que su alta energía debería hacer que esta partícula se vea menos afectada por estas fuerzas que intentan desviarla.

“Más allá del modelo estándar”. Para los investigadores que han estado analizando la llegada de esta partícula este misterio puede abrirnos la puerta a nuevos conocimientos sobre la física de partículas. Quizás la partícula pueda tener su origen en un fenómeno físico desconocido hasta ahora (por ejemplo la desintegración de la materia oscura), o puede que estemos ante los efectos de fenómenos desconocidos para el modelo estándar.

“Ningún objeto astronómico prometedor que encaje en la dirección desde la que el rayo cósmico llegó ha sido identificado, lo que sugiere la posibilodad de fenómenos astronómicos desconocidos y un nuevo origen físico más allá del modelo estándar,” explicaba Toshihiro Fujii, uno de los autores del estudio.

Telescope Array. La detección de esta partícula se realizó a través del experimento Telescope Array. Este experimento consiste de un detector compuesto por 507 estaciones con pequeños detectores de centelleo repartidas a lo largo y ancho de un área de 700 kilómetros cuadrados en las llanuras desérticas del estado de Utah.

Estos aparatos no detectan la partícula en sí sino el rastro que ésta deja al interactuar con las partículas de nuestra atmósfera. Esto implica que aún hay detalles que desconocemos sobre la partícula en sí. Los detalles del estudio han sido publicados recientemente en la revista Science.

Amaterasu. La última de las curiosidades de este hallazgo no tiene que ver con la física sino con el nombre con el que el equipo, liderado por investigadores japoneses, bautizó a esta partícula: Amaterasu.

Amaterasu es la diosa japonesa del Sol, instrumental en la creación del Japón según la mitología sintoista. Para los investigadores el misterio de esta diosa sería comparable al de la partícula bautizada en su honor.

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Imagen | Osaka Metropolitan University/L-INSIGHT, Kyoto University/Ryuunosuke Takeshige