Estudio de anisotropía y composición química de los rayos cósmicos de ultra alta energía a través de la comparación entre sus direcciones de llegada y el patrón de flujo de galaxias Starburst (SBG)

Abstract

Desde que se descubrieron los rayos cósmicos hace más de un siglo, se ha obtenido un amplio entendimiento acerca de esta radiación proveniente del espacio. Sin embargo, con respecto a aquellos con energías superiores a 1018 eV, llamados rayos cósmicos de ultra alta energía - UHECR (Ultra High Energy Cosmic Rays), incluso hoy quedan grandes preguntas abiertas, como por ejemplo sobre su origen, composición química y de qué manera obtienen niveles de energía tan elevados que ningún acelerador de partículas construido por el ser humano ha logrado igualar. El desafío para investigar los UHECR se debe a su escaso flujo, que es extremadamente bajo, la cual puede llegar a ser de una partícula por km2 por año para rayos cósmicos que tengan energías superiores a 1019 eV. Con el objetivo de comprender la física de estas partículas, se construyó el observatorio de rayos cósmicos más grande del mundo, el Observatorio Pierre Auger, que actualmente es lo último en detección de rayos cósmicos de ultra alta energía. En este trabajo buscaremos la anisotropía en las direcciones de llegada de los eventos detectados por el Observatorio Pierre Auger a través de la comparación con el patrón de flujo de las galaxias statburst. Al realizar la comparación, mostramos que la hipótesis de isotropía en datos con energía E> 39 EeV se rechaza con una significancia estadística de 3.9σ. Adicionalmente, buscamos excesos de protones de menor energía en las direcciones de estas fuentes utilizando la hipótesis de Waxman & Lemoine y, posteriormente, comprobando su validez ante la presencia de pérdidas de energía a lo largo de la propagación del rayo cósmico hacia la Tierra. Donde la desviación angular media de los nitrógenos con E > 39 EeV es mayor que la desviación angular media de los protones con E > 39/Z.