El eco de una explosión en un puerto tranquilo ✛ ✎ ✦

Original: "A United Model for the cosmic ray energy spectra and anisotropy in the energy range 100 - 100 000 GeV"
arXiv:1203.6458 · 2012-03-29 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 2 min
Una reciente explosión de supernova a decenas de pársecs de nosotros explica las inflexiones del espectro de protones y el aumento de la anisotropía.

En el puerto tranquilo de la Burbuja Local —una cavidad de gas caliente y enrarecido alrededor del Sol— ha retumbado recientemente una explosión. Una supernova estalló a decenas de pársecs de nosotros, y su eco aún resuena en los alrededores, alterando el panorama de los rayos cósmicos.

Durante mucho tiempo se pensó que el flujo de partículas procedente de la Galaxia era uniforme, como la luz de muchas farolas lejanas. Pero los datos de anisotropía —la falta de uniformidad del flujo según las direcciones— se resistían a encajar en este esquema. Con el aumento de la energía de las partículas, la anisotropía crecía más rápido de lo que predecían los modelos estándar. El espectro de protones también se comportaba de manera extraña: a 200 GeV se volvía más duro, y por encima de 50 TeV, de nuevo más suave.

Los autores añadieron al panorama general una fuente puntual: una supernova que explotó hace 30 mil años a una distancia de 18,4 pársecs. La energía liberada en rayos cósmicos es de $10^{51}$ ergios, como en una supernova típica.

El paso clave es el pequeño coeficiente de difusión en la Burbuja Local. Aquí, las partículas se dispersan en los campos magnéticos mil veces más lentamente que en el promedio de la Galaxia. Por eso, la contribución de la explosión cercana no se extiende por el cielo, sino que permanece como un haz notable, que es lo que crea la anisotropía observada. La misma fuente explica las inflexiones del espectro: sus partículas se suman al fondo general, endureciendo el espectro a 200 GeV, y por encima de 50 TeV el flujo de la fuente se agota —aún no ha tenido tiempo de acumular partículas de tales energías.

El modelo es verificable. Futuras mediciones precisas del espectro y de la anisotropía en la región de 10–100 TeV mostrarán si realmente vivimos dentro del eco de una explosión reciente. Por ahora, el cuadro se va completando: el puerto tranquilo no era tan tranquilo, y el eco de la supernova aún moldea el flujo de partículas que medimos.

El púlsar Geminga pudo haber nacido en una explosión de supernova a solo 60 pársecs de nosotros, y su onda de choque pudo haber formado la Burbuja Local, una cavidad de gas caliente en la que nos encontramos actualmente.

Científicos
Enrico FermiErnest RutherfordFritz Zwicky
Conceptos
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