Distribución de energía de rayos cósmicos y especies de núcleos de rayos cósmicos

La "energía ultra alta" se refiere al rango de energía entre \(10^{12}\) eV a \(10^{16}\) eV. La distribución de energía de los rayos cósmicos de ultra alta energía, sumada a todas las especies nucleares, tiene un punto de ruptura de alrededor de 4 x \(10^{15}\) eV. Este punto se llama "rodilla del espectro energético" y sugiere la energía máxima hasta la cual los rayos cósmicos se aceleran dentro de su fuente. Mientras tanto, el modelo teórico estándar para producir rayos cósmicos de energía ultraalta considera la aceleración de los rayos cósmicos por una onda de choque que acompaña a un remanente de supernova en la Galaxia. Según este modelo, la energía de aceleración máxima de un núcleo de rayos cósmicos es linealmente proporcional a su número atómico (Z). Por lo tanto, podemos verificar el modelo de aceleración de onda de choque del remanente de supernova, si medimos la distribución de energía de cada especie nuclear de rayos cósmicos por separado, y observamos sus energías de rodilla linealmente dependientes de Z.

Distribución de energía de rayos cósmicos medida por varios experimentos. Los ejes X e Y representan la energía y la velocidad de los rayos cósmicos, respectivamente (\(10^6\) GeV = \(10^{15}\) eV). La tasa disminuye rápidamente por encima de \(\sim\) 4 x \(10^{15}\) eV.
(Amenomori et al., ApJ, 678, p1165, 2008)

Remanente (o resto) de supernova "SN 1006" en Lupus, ubicado a una distancia de \(\sim\) 7,200 años luz de la Tierra. La supernova progenitora de esta nebulosa apareció en el año 1006.
Crédito de imagen: NASA, ESA, Zolt Levay (STScI)