Un PeVatrón en la Vía Láctea acelera protones hasta el petaelectronvoltio

Un estudio con datos de LHAASO, Fermi y Chandra encuentra la evidencia más sólida hasta ahora de que LHAASO J1912+1014u acelera protones, no solo electrones, y puede ayudar a resolver un misterio de más de un siglo sobre el origen de los rayos cósmicos.

La esencia. Un estudio con datos de LHAASO, Fermi y Chandra encuentra la evidencia más sólida hasta ahora de que un objeto llamado LHAASO J1912+1014u acelera protones hasta energías de un petaelectronvoltio. Es un candidato serio para explicar de dónde salen los rayos cósmicos más energéticos de nuestra galaxia, un misterio de más de un siglo.

El 7 de agosto de 1912 el físico austriaco Victor Hess subió en globo hasta los 5000 metros de altitud y descubrió que la radiación ionizante, en vez de disminuir como se esperaba si venía de las rocas de la Tierra, aumentaba con la altura. Había encontrado los rayos cósmicos, partículas que llegan del espacio y le valieron el Nobel de Física de 1936. Más de un siglo después, seguimos sin saber con certeza qué acelera a las más energéticas de esas partículas hasta velocidades cercanas a la de la luz. Un estudio publicado el 16 de julio de 2026 en The Astrophysical Journal añade la pieza más sólida hasta ahora.

Qué es un PeVatrón y por qué cuesta tanto encontrar uno

Un electronvoltio es la energía que gana un electrón al cruzar una diferencia de potencial de un voltio, una cantidad minúscula. Un petaelectronvoltio, PeV, son mil billones de esos electronvoltios, 10 elevado a 15. Para que un protón alcance esa energía necesita un acelerador natural de proporciones colosales, típicamente el frente de choque de una supernova, donde el campo magnético atrapa partículas cargadas y las empuja de un lado a otro miles de veces, ganando energía en cada rebote por un mecanismo llamado aceleración de Fermi. Un lugar capaz de hacer esto de forma sostenida se llama PeVatrón.

El problema es que un PeVatrón acelera protones, pero lo que los telescopios detectan casi siempre son rayos gamma, producidos también por electrones acelerados que pierden energía por radiación sincrotrón o dispersión Compton inversa. Distinguir un PeVatrón real, que acelera protones, de una fuente que solo acelera electrones, exige combinar datos de todo el espectro electromagnético. Confirmar uno cuesta tanto que, con permiso de la Nebulosa del Cangrejo y un puñado de fuentes más, la lista de candidatos sólidos sigue siendo corta.

El sospechoso, un objeto de más de un grado de ancho en Aquila

LHAASO J1912+1014u está en la constelación del Águila, cerca de la estrella Altair, y forma parte de un catálogo de 43 fuentes de rayos gamma de más de 100 teraelectronvoltios detectadas por el observatorio chino LHAASO. Su tamaño angular supera el grado de diámetro, más ancho que la Luna llena vista desde la Tierra, y según el nuevo estudio, liderado por Tsunefumi Mizuno de la Universidad de Hiroshima, se encuentra a una distancia de entre 1700 y 4600 pársecs, entre 5500 y 15000 años luz, dependiendo de qué velocidad de la nube de gas cercana se asuma en el cálculo.

El equipo combinó quince años de datos del telescopio espacial Fermi-LAT en el rango de 400 millones a 400 000 millones de electronvoltios, observaciones de rayos X del observatorio Chandra, y un mapa de gas molecular del sondeo japonés FUGIN, con el telescopio de Nobeyama, para reconstruir qué está pasando en esa región del cielo.

Tres pistas que apuntan a protones, no a electrones

El espectro de rayos gamma de la fuente se extiende de forma continua desde más de 100 teraelectronvoltios, medidos por LHAASO, hasta 400 millones de electronvoltios, medidos por Fermi-LAT, sin ningún salto que delate dos mecanismos distintos actuando por separado. Esa continuidad ya es un primer indicio a favor de un único proceso.

La segunda pista es geográfica. El mapa de emisión gamma en el rango de gigaelectronvoltios coincide con precisión con la distribución de gas interestelar que traza el sondeo FUGIN. Eso es justo lo que se espera si protones acelerados chocan contra los núcleos de ese gas y producen piones neutros, que a su vez se desintegran en pares de rayos gamma, el mecanismo llamado hadrónico. Un mecanismo leptónico, dominado por electrones, no necesita gas cercano para producir su emisión.

La tercera pista descarta la alternativa. Si electrones de alta energía fueran los responsables, deberían producir también una emisión de rayos X por radiación sincrotrón relativamente intensa. Chandra encontró solo una emisión difusa de rayos X muy débil, demasiado tenue para sostener un escenario dominado por electrones bajo los campos magnéticos típicos de la galaxia. Con las tres pistas juntas, los autores calculan un índice espectral de protones de aproximadamente 2,2 y una energía total en protones acelerados de entre 1 y 5 por 10 elevado a 49 ergios, y concluyen que el escenario hadrónico es el que mejor explica los datos, aunque el propio equipo lo describe como el escenario favorecido, no como una prueba definitiva y cerrada.

Cuánto es realmente un petaelectronvoltio

Para tener una escala, el Gran Colisionador de Hadrones del CERN, el mayor acelerador de partículas construido por el ser humano, empuja cada protón hasta 6,8 teraelectronvoltios antes de colisionarlo en un anillo de 27 kilómetros con miles de imanes superconductores. Un petaelectronvoltio es unas 147 veces esa energía por partícula, alcanzada no en un túnel construido por ingenieros sino en el campo magnético turbulento que deja atrás una estrella al morir. Ese contraste, entre el acelerador más grande que hemos construido y el que la naturaleza fabrica con los restos de una supernova, es la razón por la que perseguir PeVatrones sigue mereciendo la pena más de cien años después del globo de Victor Hess. Sobre otro acelerador natural extremo, el plasma de quarks y gluones que llenó el universo recién nacido, ya hablamos hace unos días.

Preguntas frecuentes

Qué es exactamente un PeVatrón

Es una región astrofísica capaz de acelerar partículas cargadas, normalmente protones, hasta energías del orden del petaelectronvoltio, 10 elevado a 15 electronvoltios. Los restos de supernova son los candidatos más estudiados, aunque confirmar cuáles lo consiguen de verdad exige observaciones muy exigentes.

LHAASO J1912+1014u está confirmado como PeVatrón de protones

El estudio de julio de 2026 encuentra la evidencia más fuerte hasta ahora a favor de un origen hadrónico, es decir, protones, pero los propios autores hablan de escenario favorecido, no de confirmación cerrada. La ciencia sigue abierta a nuevas observaciones que lo refuercen o lo maticen.

Por qué es tan difícil saber si un PeVatrón acelera protones o electrones

Porque ambos procesos producen rayos gamma que un telescopio no puede distinguir por sí solos. Hace falta combinar datos de rayos gamma de distintas energías, rayos X y la distribución del gas interestelar cercano para reconstruir cuál de los dos mecanismos encaja mejor con todas las observaciones a la vez.

Qué relación tiene esto con el descubrimiento de Victor Hess en 1912

Hess demostró que los rayos cósmicos llegan del espacio, no de la Tierra, pero no pudo explicar qué los acelera. Más de un siglo después, identificar PeVatrones concretos como LHAASO J1912+1014u es la forma en que la astrofísica moderna intenta cerrar esa pregunta que dejó abierta.

Fuentes

• The Astrophysical Journal, Hadronic Scenario for Galactic PeVatron LHAASO J1912+1014u Supported by Fermi-LAT γ-Ray Data and FUGIN CO Data, vol. 1006, artículo 77 (2026)
• arXiv, preprint del mismo estudio
• ScienceDaily, Mysterious Milky Way object accelerates protons beyond one quadrillion electron volts
• CERN, Accelerator Report, The 2026 run will be short but intense
• CERN Timeline, Victor Hess discovers cosmic rays
• Nobel Prize, Victor F. Hess, Facts