Explicando el origen del fondo en rayos gamma.

En el cielo hay tenues resplandores de diferentes tipos.
Son sólo detectables con instrumentos sensibles a ese tipo de energía. Uno de ellos es el fondo de radiación en micro-ondas. Se trata de energía relacionada con el Big-Bang. Su fuente está tan lejos (casi 15 mi millones de ños luz) que por razones Relativísticas lo detectamos en micro-ondas.

Pero también hay resplandores de fondo en infrarrojo, visible y ultravioleta.
Todos son de origen térmico. Cuando el material interestelar se calienta por la proximidad de estrellas, ese material comienza a irradiar energía. A mayor temperatura, mayor será la energía irradiada en frecuencias cada vez mayores.

En el cielo hay fuentes de rayos gamma que no son de origen térmico (Misteriosos rayos gamma | pdp 18.oct.2011 | https://paolera.wordpress.com/2011/10/18/misteriosos-rayos-gamma/).
Los rayos gamma, son fotones (partículas de luz y energía) de altísima frecuencia y muy energéticos. Para que un cuerpo irradie este tipo de energía por calor, debería estar tan caliente que antes de llegar a irradiar rayos gamma, se desintegra evaporándose. En el cielo se detecta un fondo de rayos gamma y el origen de esta radiación es otro.

Hay dos teorías al respecto y ambas involucran a los rayos cósmicos.
Los rayos cósmicos son partículas atómicas que aparecen por diferentes procesos todos relacionados con radiación y eventos cataclísmicos (estrellas vigorosas y estallidos estelares). Esas partículas salen al espacio donde atraviesan campos magnéticos que las van acelerando cada vez más, como sucede en el interior de los aceleradores de partículas (Los rayos cósmicos… | pdp 1.dic.2016 | https://paolera.wordpress.com/2016/12/01/los-rayos-cosmicos-origen-y-trayectorias/).

Llegan a tener velocidades muy cercanas a la de la luz y así impactan produciendo rayos gamma.

• Pueden impactar a un fotón de menor energía. En ese proceso le entrega energía y el fotón se convierte en un fotón de radiación gamma.
• Pueden impactar partículas de material interestelar. En ese impacto aparecen otras partículas exóticas e inestables (como por ejemplo: Piones | https://es.wikipedia.org/wiki/Pion). Estas partículas exóticas viven poco tiempo y se desintegran entregando energía en rayos gamma.

Pero ese fondo de radiación gamma no se debe a la suma de las fuentes puntuales, ya que no son tantas para generar un fondo continuo de energía en rayos gamma. Estas fuentes son galaxias con núcleos activos potenciados por un agujero negro supermasivo. Los agujeros negros generan rayos cósmicos a través de sus chorros bipolares, los que se aceleran por el campo magnético del mismo agujero negro produciendo rayos gamma en la interacción con el material que rodea al agujero negro.

Mapa de fuentes puntuales de rayos gamma las que no llegan a explicar el fondo en esa radiación | NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration.

El origen de ese fondo está en la cantidad y distribución de galaxias lejanas de cuando el Universo era muy joven. En ellas se generaron muchas estrellas masivas que al estallar produjeron rayos cósmicos. Éstos interactuaron con los tremendos campos magnéticos existentes en esas galaxias acelerándose. Luego, impactaron material interestelar generando rayos gamma.

Referencia:
A FOG OF GAMMA RAYS PERMEATES THE SKY. NOW WE KNOW WHY.| SyFyWire – BA 30.sep.2021 | Phil Plait | https://www.syfy.com/syfywire/a-fog-of-gamma-rays-permeates-the-sky-now-we-know-why

Fuentes:
Astrophysicists solve ‘empty sky’ gamma-ray mystery | ANU 16.sep.2021 | https://www.anu.edu.au/news/all-news/astrophysicists-solve-empty-sky-gamma-ray-mystery
The diffuse γ-ray background is dominated by star-forming galaxies | arXiv:2109.07598v1 [astro-ph.HE] 15 Sep 2021 | Matt A. Roth et al. | https://arxiv.org/pdf/2109.07598.pdf

pdp.