Crédito de imagen: Hubble
Los científicos de la Universidad de California que trabajan en el Laboratorio Nacional de Los Álamos han propuesto una nueva teoría para explicar el movimiento de vastos campos de energía en radiogalaxias gigantes (GRG). La teoría podría ser la base para una comprensión completamente nueva de las formas en que los rayos cósmicos, y sus ondas de radio características, se propagan y viajan a través del espacio intergaláctico.
En un artículo publicado este mes en The Astrophysical Journal Letters, los científicos explican cómo la reconexión del campo magnético puede ser responsable de la aceleración de los electrones relativistas dentro de grandes volúmenes intergalácticos. Es decir, el movimiento de partículas cargadas en el espacio que originalmente están energizadas por agujeros negros masivos.
"Si nuestra comprensión de este proceso es correcta", dice el astrofísico de Los Alamos Philipp Kronberg, "podría ser un cambio de paradigma en el pensamiento actual sobre la naturaleza de los GRG y los rayos cósmicos".
Los investigadores aún no entienden completamente por qué ocurre la reconexión del campo magnético, pero esto se sabe: una comprensión más profunda del mecanismo podría tener aplicaciones importantes aquí en la Tierra, como la creación de un sistema de confinamiento magnético para reactores de energía de fusión.
Si la teoría de los científicos de Los Alamos es correcta, el descubrimiento también tiene amplias consecuencias astrofísicas. Implica que la reconexión del campo magnético o algún otro proceso de conversión de energía de campo a partícula altamente eficiente podría ser una fuente principal de todas las fuentes de radio extragalácticas, y posiblemente también las misteriosas "partículas de rayos cósmicos de energía ultraalta".
Las radiogalaxias gigantes son vastos objetos celestes que emiten un continuo de longitudes de onda de radio detectables con radiotelescopios como los del Very Large Array en Socorro, NM Utilizando datos completos sobre siete de las radiogalaxias más grandes del Universo reunidas en las últimas dos décadas, el Los investigadores pudieron estudiar los campos de energía de rayos cósmicos que son expulsados de los centros de GRG, que es casi seguro que contienen agujeros negros supermasivos, hacia el exterior hasta unos pocos millones de años luz en el espacio intergaláctico (1 año luz = 5,900,000,000,000 millas).
Lo que los investigadores de Los Alamos concluyeron fue que el alto contenido de energía de estas gigantes radiogalaxias, sus grandes estructuras de campo magnético ordenado, la ausencia de fuertes choques a gran escala y las muy bajas densidades internas de gas apuntan a una conversión directa y eficiente del campo magnético. a partículas de energía en un proceso que los astrofísicos llaman reconexión de campo magnético. La reconexión de campo magnético es un proceso en el que las líneas de un campo magnético se conectan y desaparecen, convirtiendo la energía del campo en energía de partículas. La reconexión se considera un proceso clave en la corona del sol para la producción de erupciones solares y en dispositivos de experimento de fusión llamados tokamaks. También ocurre en la interacción entre el viento solar y el campo magnético de la Tierra y se considera una causa principal de tormentas magnetosféricas.
La investigación determinó que la medición del contenido de energía total de al menos una de estas radiogalaxias gigantes, que se cree que tiene en su centro un agujero negro con una masa igual a 100 millones de veces la de nuestro sol, fue de 10 61 ergios. Los ergios son una medida de energía donde un ergio es la cantidad de energía necesaria para levantar un gramo de peso a una distancia de un centímetro. Este nivel de energía de 10 61 ergios es varias veces mayor que la energía termonuclear que podrían liberar todas las estrellas en una galaxia, ofreciendo una prueba sustancial a los investigadores de que la fuente de la energía medida no podría ser la fusión solar típica o incluso las supernovas.
Además del alto contenido de energía, la gran estructura ordenada del campo magnético y la ausencia de fuertes choques a gran escala, como los que podrían estar presentes en una explosión de supernova, llevaron a los científicos a creer que el proceso de reconexión del campo magnético está en el trabajo.
Además de Kronberg, la teoría es el resultado del trabajo de los científicos de Los Alamos, Stirling Colgate, Hui Li y Quentin Dufton. La investigación fue financiada por los fondos de Investigación y Desarrollo Dirigidos por el Laboratorio de Los Alamos (LDRD). LDRD financia investigación y desarrollo básicos y aplicados enfocándose en conceptos creativos seleccionados a discreción del Director del Laboratorio.
El Laboratorio Nacional de Los Alamos es operado por la Universidad de California para la Administración Nacional de Seguridad Nuclear (NNSA) del Departamento de Energía de los EE. UU. Y trabaja en colaboración con los laboratorios nacionales Sandia y Lawrence Livermore de NNSA para apoyar a NNSA en su misión.
Los Alamos mejora la seguridad global al garantizar la seguridad y la confianza en el arsenal nuclear de los EE. UU., Desarrollando tecnologías para reducir las amenazas de las armas de destrucción masiva y mejorando el legado ambiental y de materiales nucleares de la guerra fría. Las capacidades de Los Alamos ayudan a la nación a abordar los problemas de energía, medio ambiente, infraestructura y seguridad biológica.
Fuente original: Comunicado de prensa del Laboratorio Nacional de Los Alamos
