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El cielo nocturno parece tranquilo, pero en realidad está atravesado por una lluvia invisible de partículas cargadas: los rayos cósmicos. Los científicos llevan mucho tiempo intentando averiguar dónde nacen los más energéticos.

En 1054, en la constelación de Tauro, una estrella estalló. La luz de su muerte fue tan brillante que se vio de día durante casi un mes; los astrónomos chinos lo registraron en sus crónicas. Hoy, en ese lugar se extiende la nebulosa del Cangrejo, y sus pinzas son nubes de gas que aún acelera la estrella muerta en su centro.

Los rayos cósmicos son partículas que recorren nuestra Galaxia a velocidades enormes. Su energía puede ser millones de veces mayor que la de las partículas en el acelerador terrestre más potente. Pero cuanto mayor es la energía, menos partículas hay: en la gráfica de su número hay un quiebre notable que se llama rodilla.

Los rayos cósmicos no viajan en línea recta. Las partículas cargadas, aceleradas a velocidades enormes, serpentean en el campo magnético de la Galaxia como motas de polvo en una corriente de viento. Por lo general, se considera que simplemente se dispersan a lo largo y a lo ancho de las líneas de campo.

El misterio de la principal ruptura en el espectro de los rayos cósmicos galácticos — la rodilla a 3 PeV — persistió durante casi un siglo.

En una orquesta, cada músico toca su parte, pero en cierto momento todos los instrumentos se detienen en una misma nota. Algo así ocurre con los rayos cósmicos: partículas que llegan a nosotros desde estrellas lejanas.

Cuando muchos átomos excitados se reúnen, a menudo disparan luz de manera coordinada, como una multitud que aplaude al unísono. Este fenómeno, conocido desde hace tiempo, se llama superradiancia de Dicke. Pero los autores del nuevo trabajo se preguntaron: ¿qué ocurre si los átomos no son idénticos y cada uno siente a sus vecinos?

Cada segundo nos atraviesan proyectiles invisibles provenientes de las profundidades del cosmos. Son los rayos cósmicos: núcleos atómicos acelerados a velocidades casi indistinguibles de la velocidad de la luz. Su energía supera en cientos de millones de veces la que pueden alcanzar nuestros aceleradores más potentes.

Una onda de choque en la corona solar es como la onda de presión de un avión supersónico, solo que en lugar de aire hay plasma ardiente y en lugar de sonido hay un salto en la densidad y el campo magnético. El 10 de marzo de 2024, una onda así recorrió la parte occidental del disco solar.

Cuando dos agujeros negros chocan, emiten ondas gravitacionales y suenan como una campana gigante. El sonido que se desvanece, o ringdown, lleva la impronta del agujero negro final.

El kaón es una partícula longeva según los estándares del micromundo: vive milmillonésimas de segundo antes de descomponerse en partículas más ligeras. En el experimento KOTO en Japón se capturan las variantes más raras de esta desintegración.

Los rayos cósmicos son partículas cargadas que bombardean continuamente la Tierra desde las profundidades del espacio. Cuando una de estas partículas entra en la atmósfera, choca con los núcleos del aire y genera toda una cascada de partículas secundarias: electrones, muones, fotones.

Una linterna brilla a través de la niebla y su luz cambia ligeramente de color. Por este cambio se puede deducir de qué está hecha la niebla. Así estudian los astrónomos el gas frío alrededor de las fuentes de rayos X: los átomos de hierro en ese gas absorben y reemiten rayos X a una energía estrictamente definida, como una huella dactilar.

Cuando una estrella masiva agota su combustible termonuclear, su núcleo colapsa y las capas externas son expulsadas al espacio a velocidades de miles de kilómetros por segundo. Así nace un resto de supernova: una nube en expansión de gas comprimido por ondas de choque que se extiende a lo largo de años luz.

Los rayos cósmicos son núcleos atómicos acelerados a velocidades cercanas a la de la luz. Llegan a la Tierra desde todas direcciones, y por su composición podemos deducir lo que ocurre en los rincones lejanos de la Galaxia.

De noche, sobre la taiga siberiana, a veces destella una débil luz azulada. No es una aurora boreal, sino una lluvia cósmica: una partícula llegada del espacio profundo choca contra la atmósfera y se desintegra en millones de partículas secundarias. Estas se precipitan hacia la Tierra en un frente amplio, como una ola que se expande al lanzar una piedra al agua, y hacen que el aire brille.

Los rayos cósmicos son partículas cargadas que llegan a nosotros desde las profundidades de la Galaxia. Si trazamos una gráfica de cuántas partículas llegan con cada energía, la línea avanza recta y de repente cae bruscamente. Estos quiebres se llaman 'rodillas'.

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.

Muy por encima de la Antártida, un globo aerostático elevó un instrumento que capturaba electrones del espacio. Estas partículas llegan desde lejanas explosiones estelares y otros eventos de gran energía. El instrumento medía su energía, como si fuera la fuerza del impacto. Y en un cierto rango de energías, los impactos resultaron ser más numerosos de lo que predecían los cálculos.