Mensajeros del cosmos: una guía para entender los rayos y partículas que impactan la Tierra

A principios del siglo XX, los astrónomos llamaban “rayos cósmicos” a cualquier radiación enigmática proveniente del espacio exterior. Con el tiempo descubrieron que no eran rayos en sentido estricto ni un único fenómeno, sino principalmente partículas subatómicas (protones, núcleos atómicos e incluso electrones) que viajan a velocidades cercanas a la de la luz. Además de estos, hoy se estudian otros fenómenos, como fotones y neutrinos de altísima energía.

Las partículas con masa siguen trayectorias que se desvían por los campos magnéticos galácticos e intergalácticos, y son aceleradas en procesos extremos como explosiones de supernovas o chorros de agujeros negros. Los fotones y neutrinos, en cambio, se propagan en línea recta, llevando información directa desde su fuente. Cuando los científicos detectan estas señales al llegar a la Tierra, obtienen pistas sobre algunos de los eventos más violentos del cosmos. Por eso muchos las llaman “mensajeras del universo”.

Más de un siglo después, el término “rayos cósmicos” todavía se usa de manera amplia e imprecisa para referirse a estos fenómenos diversos. Esta guía te ayudará a distinguir sus diferentes tipos, conocer su origen, entender cómo se detectan y descubrir por qué siempre parece llegar una partícula cósmica más energética que todas las anteriores.

Los electronvoltios: la medida universal

Los científicos miden la energía de estas señales en electronvoltios (eV). La magnitud expresa la cantidad de energía que gana o pierde un electrón al moverse en un campo eléctrico. Dependiendo del fenómeno, la energía que adquiere una partícula puede ir del kiloelectronvoltio (keV) al exaelectronvoltio (EeV, un 1 seguido de 18 ceros).

Aunque estas cifras son enormes a escala subatómica, resultan diminutas en términos cotidianos: un EeV, la máxima escala, equivale a solo 0.16 julios (J). Para ponerlo en contexto, encender una luz LED de 1 W durante un segundo requiere 1 J. Por eso, cuando se anuncia que un detector registró un evento en teraelectronvoltios o petaelectronvoltios, no significa que estemos ante un impacto comparable al de un meteorito, sino ante una sola partícula con una energía extraordinaria para su tamaño.

Protones y electrones cósmicos

En sentido estricto, se denomina “rayos cósmicos” a partículas subatómicas cargadas que viajan casi a la velocidad de la luz. La mayoría son protones y núcleos atómicos ligeros, acelerados por campos magnéticos extremos en sucesos como explosiones de supernovas, púlsares o chorros de agujeros negros.

En el entorno cercano, el Sol también emite partículas energéticas (protones y electrones) con energías que suelen ir de decenas de keV a cientos de MeV, especialmente durante eyecciones de masa coronal. Aunque no siempre se las clasifica como rayos cósmicos, forman parte del mismo estudio de astropartículas. Entre los registros más notables está la partícula “Amaterasu”, detectada en 2021 con una energía de 244 EeV (equivalente a unos 39 julios). Su origen sigue siendo un misterio y la sitúa entre las más energéticas jamás observadas.

En caso de que te lo preguntes, el impacto de una sola partícula del calibre de «Amaterasu» en el cuerpo humano podría representar algún daño en los enlaces químicos de la región afectada. Sin embargo, los científicos explican que el mayor riesgo está en la exposición masiva y prolongada en ausencia de atmósfera. En un nivel práctico, las mayores consecuencias se dan en la infraestructura de comunicaciones y redes eléctricas. Afortunadamente, el planeta tiene un campo magnético (la magnetosfera terrestre) que funciona como un escudo protector para casi todas estas lluvias de partículas.

Neutrinos: las partículas fantasma

Los neutrinos fascinan a los físicos porque apenas tienen masa y rara vez interactúan con la materia. Viajan casi a la velocidad de la luz atravesando planetas, lunas y nubes moleculares sin desviarse. Se producen como subproductos de reacciones nucleares extremas: en el núcleo del Sol, en explosiones estelares, en fusiones de objetos compactos o cuando rayos cósmicos chocan con la atmósfera.

Las llamadas “partículas fantasma” tienen distintos rangos de energía según su origen: los neutrinos solares suelen estar entre 0.1 y 1 MeV; las que se producen en la atmósfera por el choque de protones espaciales contra moléculas de aire, de 100 MeV a 10 GeV; y los astrofísicos de muy alta energía, asociados a fuentes cósmicas extremas, llegan hasta la escala de PeV. El récord lo marcó en 2023 un neutrino de 220 PeV, tan alto que algunos sospecharon un error de medición..