Daniel Cano-Ott
No son rayos, sino un tipo de radiación del espacio exterior formada por partículas subatómicas que impactan contra nuestra atmósfera a elevada energía. Contribuyen con un 10% a la dosis media por radiación que recibe un ser humano.
Fueron descubiertos por el físico
Victor Franz Hess en el año 1912, lo que le valió el premio Nobel de física en 1936. Hess y sus colaboradores comprobaron que la
conductividad eléctrica de la atmósfera terrestre se debe a la ionización y que ésta aumenta con la altitud. Concluyeron que la ionización se debe a radiación procedente del espacio exterior, formada fundamentalmente partículas cargadas desviadas por el campo magnético terrestre.
Impacto de un rayo cósmico sobre la atrmósfera de la tierra.Los rayos cósmicos están formados por partículas cargadas: el 90% son protones, el 9% partículas alfa y un 1% partículas más pesadas. Debido a su naturaleza eléctrica, son deflectadas por los campos magnéticos (terrestre, solar, galáctico...) y por tanto es difícil reconstruir su origen. Llegan a la tierra con un amplio espectro de energía que se extiende sobre más de 14 órdenes de magnitud (un rango de 14 décadas).
Espectro de energía de los rayos cósmicos que llegan a la tierra (crédito Grupo de Altas Energías de la UCM). El eje horizontal representa la energía de los rayos cósmicos en gigaelectronovoltios (GeV) y está en escala logarítmica. El eje vertical representa la cantidad de rayos cósmicos que llegan por metro cuadrado en un segundo por unidad de ángulo sólido. Nótese cómo la cantidad de rayos cósmicos que nos llegan disminuye drásticamente a medida que aumenta la energía de los mismos. Su origen es muy diverso: el sol, otras estrellas u objetos mucho más exóticos como
explosiones supernova y sus remanentes (estrellas de neutrones y agujerons negros), radiogalaxias y núcleos activos de galaxias. Cuando provienen del espacio extrasolar se les denomina
primarios, y a los productos de la colisión de los rayos primarios se les denomina
secundarios. Los rayos cósmicos se clasifican en tres tipos:
- Rayos cósmicos solares (RCS), provenientes de las protuberancias solares y eyecciones de masa de la corona solar al medio interplanetario. Los rayos cósmicos solares están formados por protones (90%), partículas alfa (9%) y núcleos más pesados (1%). Sus energías pueden alcanzar hasta hasta centenas de MeV (1 MeV = 1 millón de electronvoltios) por nucleón.
- Rayos cósmicos galácticos (RCG). Se producen muy lejos del sistema solar y son los que habitualmente se entienden por "rayos cósmicos". Alcanzan energías fabulosas y su origen es un enigma apasionante. Ocasionalmente, con una frecuencia de un suceso por kilómetro cuadrado y por siglo, se detecta alguno con energías de 1020 eV. No se tiene expliacación para un fenómeno tan energético, aunque entrando en el terreno de la conjetura podrían ser atribuibles a ondas de choque durante una explosión supernova.
- Rayos cósmicos anómalos (RCA). Se denominan así porque su composición no sigue las abundancias naturales predichas para los diferentes isótopos: contienen más helio (partículas alfa) que protones y más oxígeno que carbono. Su origen más probable son átomos neutros en el medio interestelar más allá de la heliopausa que migran hacia la heliosfera, son ionizados por la radiación ultravioleta, absorbidos por el viento solar, tranportados de nuevo al la heliosfera exterior y acelerados para de nuevo entrar en la heliosfera.
En los siguientes vídeos podemos ver la simulación de un protón de 1 TeV (teraelectronvoltio = 10
12 electronvoltios) y un rayo gamma de de 200 GeV (gigaelectronvoltio = 10
9 electronvoltios). Pueden descargar más vídeos e incluso un programa para
Windows desde la página de
Cosmus.
Mapa de la distribución de detectores que forman el observatorio Pierre Auger en Argentina.