¿Qué son los rayos cósmicos?

Los rayos cósmicos son partículas diminutas, en su mayoría protones, que chocan contra la atmósfera de la Tierra a varios niveles de energía. Miles de millones de rayos cósmicos se estrellan contra la Tierra cada segundo, la mayoría de ellos con una energía bastante baja. Sin embargo, de vez en cuando los rayos cósmicos con niveles extremos de energía impactan la Tierra. El más poderoso hasta ahora registrado fue un solo protón con una energía de 50 J, aproximadamente equivalente a un campo de béisbol. Los científicos no pueden explicar cómo algunos de los rayos más energéticos obtuvieron su energía.

Aunque se denominan "rayos cósmicos", debe tenerse en cuenta que los rayos cósmicos son partículas puntuales, no rayos. Además de los protones, que constituyen el 90% de todos los rayos cósmicos, también hay núcleos de helio, también conocidos como partículas alfa, que constituyen otro 9%, y electrones que constituyen el 1% restante.

El espacio exterior se llena con un baño de partículas de rápido movimiento, conocido como flujo de rayos cósmicos. Los rayos cósmicos se denominan radiación ionizante porque tienden a impactar moléculas con tal fuerza que expulsan los electrones de sus átomos constituyentes, creando iones destructivos. Un trozo de biomaterial sin protección durante el tiempo suficiente en el entorno cósmico se convertiría en queso suizo. Este es uno de los mayores desafíos para la colonización espacial humana, y todos los diseños de colonias espaciales cuentan con un escudo masivo para repeler los rayos cósmicos.

Los rayos cósmicos obtienen su empuje de los objetos y eventos cósmicos de alta energía, como las estrellas de neutrones, las supernovas y los agujeros negros. La mayoría de los rayos cósmicos se originan dentro de nuestra propia galaxia, donde son arrojados por supernovas, o lanzados como una honda desde el pozo de gravedad de un agujero negro. De hecho, la presencia de ciertos niveles de potencia de los rayos cósmicos es evidencia de que los agujeros negros realmente existen.

Uno de los niveles más altos de la atmósfera de la Tierra se conoce como ionosfera, porque los rayos cósmicos entrantes lo ionizan constantemente, junto con la radiación solar. La termosfera, que es un subconjunto de la ionosfera, experimenta un calentamiento de hasta miles de grados debido a la radiación ionizante, pero debido a que la densidad de partículas aquí es relativamente baja, no sentiría ese calor si visitara allí.

Los rayos cósmicos más enérgicos provienen de eventos de súper alta energía fuera de nuestra galaxia, y proporcionan una ventana rara al funcionamiento del universo más amplio. Los físicos construyen instalaciones multimillonarias para estudiar el flujo de rayos cósmicos en detalle.