Dos poblaciones distintas de elementos ligeros en los rayos cósmicos de ultraalta energía (UHECR, por sus siglas en inglés) quedaron confirmadas en los datos del Observatorio Pierre Auger con una significancia estadística de al menos 7.2 sigma, según el estudio de Anna M. Suliga y Glennys R. Farrar, del Centro de Cosmología y Física de Partículas de la Universidad de Nueva York. El hallazgo respalda el escenario que atribuye estos rayos a la fusión de estrellas de neutrones binarias (BNSM), una de las hipótesis más recientes frente a candidatos previos como los núcleos activos de galaxias, los estallidos largos de rayos gamma o los eventos de disrupción de marea.
El modelo predice dos regiones diferenciadas en el material eyectado por la fusión: chorros polares con campos magnéticos hasta un orden de magnitud superiores, capaces de acelerar protones o helio, y un flujo turbulento magnetizado que alberga núcleos pesados sintetizados por captura rápida de neutrones. La fotodesintegración de esos núcleos pesados produce la segunda población de elementos ligeros, con un corte de rigidez de 5 a 7 EV, en línea con estimaciones previas. Los datos también favorecen que entre 5 y 10% de los UHECR provengan de núcleos del proceso r, una firma característica de la fusión de estrellas de neutrones.
Para el análisis, los autores extendieron el marco de modelado Unger-Farrar-Anchordoqui (UFA) y el código SourceProp para incluir interacciones fotohadrónicas de núcleos con número de masa superior a 56, así como la propagación extragaláctica hasta A=140 mediante SimProp. El trabajo incorpora además dos componentes diferenciados —chorro y flujo de salida— con propiedades térmicas potencialmente distintas, y calcula el espectro de neutrinos de ultraalta energía que codifica la historia de corrimiento al rojo de las fusiones.
En corto: El estudio, disponible en arXiv, sostiene que los datos de espectro y composición del Observatorio Pierre Auger confirman las dos poblaciones predichas por el escenario de fusión de estrellas de neutrones binarias y ofrecen evidencia de que los rayos cósmicos de ultraalta energía se producen en esos eventos.