Desde mediados del siglo XX, los astrofísicos se enfrentan a una incógnita que parecía no tener solución: ¿por qué los rayos cósmicos dejan de ganar energía a partir de cierto punto? Este comportamiento, conocido como la “rodilla” del espectro, marcaba un límite abrupto que ninguna teoría había logrado justificar por completo. Ahora, y gracias a un conjunto de observaciones realizadas con el observatorio chino LHAASO, la respuesta por fin se perfila con precisión. Y la clave no está en las supernovas, como se pensaba durante décadas, sino en un tipo de sistema mucho más extremo: los microcuásares.
Un mapa de rayos gamma que apunta al mismo tipo de fuente
El punto de partida del estudio es la detección de emisiones de rayos gamma de ultra alta energía procedentes de cinco microcuásares: sistemas formados por un agujero negro que arranca materia a una estrella compañera y expulsa chorros relativistas capaces de superar una fracción significativa de la velocidad de la luz. Entre los objetos analizados se encuentran SS 433, V4641 Sgr y Cygnus X-1, algunos de los microcuásares más potentes conocidos.
LHAASO —uno de los mayores observatorios de partículas del planeta— registró señales por encima de los 3 petaelectronvoltios (PeV), justo en la región donde se produce la caída del espectro cósmico. Es la primera vez que se establece una conexión observacional tan sólida entre ese punto de inflexión y una clase concreta de aceleradores astrofísicos.
El caso de SS 433 resulta especialmente decisivo. Sus emisiones coincidieron con una enorme nube atómica cercana, lo que indica que los protones acelerados por el agujero negro colisionan con la materia del entorno y generan cascadas de rayos gamma detectables desde la Tierra. Algunas partículas superaban el 1 PeV, y en otros sistemas, como V4641 Sgr, los valores llegaron incluso más lejos, rebasando los 10 PeV.
Los microcuásares, aceleradores cósmicos que superan a las supernovas
Durante décadas, los remanentes de supernovas fueron los principales candidatos a explicar el origen de los rayos cósmicos. Pero las nuevas mediciones dejan claro que sus mecanismos no alcanzan las energías necesarias para justificar la “rodilla”. Los microcuásares, en cambio, cuentan con todos los ingredientes para ir más allá: un agujero negro devorando una estrella, chorros relativistas extremadamente colimados y un entorno denso donde las partículas pueden colisionar, dispersarse y ganar energía en ciclos continuos.
Los datos de LHAASO estiman que el sistema SS 433 libera alrededor de 10³² julios por segundo, una energía equivalente a la de cuatro billones de bombas de hidrógeno cada segundo. Una potencia que coloca a este tipo de sistemas en una liga completamente distinta a la de cualquier remanente de supernova.
El análisis también muestra que la Vía Láctea alberga diversos aceleradores naturales, cada uno con capacidades energéticas distintas. Esta diversidad explica por qué el espectro cósmico contiene un componente adicional de alta energía más allá del límite principal.
Un escenario galáctico mucho más complejo de lo que se creía
Las mediciones de precisión realizadas por LHAASO, comparables a las de misiones como AMS-02 o DAMPE, permiten distinguir entre varios tipos de fuentes. La confirmación de que los microcuásares pueden impulsar protones más allá de los 1–10 PeV convierte a estos sistemas en actores clave de la física de partículas cósmicas. Según Cao Zhen, investigador principal del proyecto, este hallazgo constituye “la primera observación directa de una fuente capaz de explicar la región de la rodilla” y sugiere que podría haber al menos una docena de microcuásares similares en nuestra galaxia.
El descubrimiento no solo resuelve una incógnita de más de 70 años, sino que reescribe la forma en la que entendemos el papel de los agujeros negros estelares dentro de la estructura energética de la Vía Láctea. La búsqueda de nuevos sistemas capaces de replicar estos valores ya está en marcha.
[Fuente: As]
