NeoFronteras

Anisotropía en el cielo de rayos cósmicos

Área: Espacio — martes, 2 de diciembre de 2008

El observatorio de rayos cósmicos de Los Alamos ha conseguido distinguir dos lugares del cielo que parecen emitir más rayos cósmicos que el resto al bombardear la Tierra.

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La sobreseñal en niveles de rojo sobre un mapa del cielo. Foto: LANL.

Salvo los elusivos neutrinos, alguno de los cuales detectamos de vez en cuando, toda información que tenemos del Universo nos llega en forma de radiación electromagnética, desde las microondas del fondo cósmico de radiación a los rayos gamma de los fenómenos más energéticos del Universo. Todos estos fotones son mensajeros que nos hablan del pasado y presente del Cosmos. Pero en el Universo no sólo se producen fotones de alguna clase de luz, también se producen partículas cargadas.
Los rayos cósmicos se dividen en dos categorías fundamentales: fotones gamma y partículas cargadas. Estas partículas cargadas están constituidas principalmente por núcleos de átomos ligeros como el hidrógeno por lo que en su mayoría son protones y también por electrones. Estos protones, la parte de los rayos cósmicos en la que está centrada esta noticia, se mueven a una velocidad cercana a la de la luz portando una gran energía. Nadie sabe exactamente el origen de estos rayos cósmicos, pero se ha teorizado que quizás provengan de explosiones de supernova, quásares o quizás fuentes más exóticas. Este problema lleva intrigando a los científicos durante los últimos casi 100 años. Los investigadores han tratando de entender cómo el campo magnético terrestre y otros campos magnéticos cercanos afectan a estos protones energéticos.
Los rayos cósmicos producen una radiación secundaria en la atmósfera terrestre y suponen un peligro, sobre todo para los astronautas en órbita, ya que pueden dañar el ADN.
¿Podemos averiguar algo más acerca de la fuente que los produce? Es difícil, a diferencia de un fotón, que se mueve siempre en línea recta y no es alterado por ningún campo exterior (salvo por los gravitatorios muy intensos), las partículas cargadas sí cambian su trayectoria debido al campo magnético galáctico, debido al campo magnético del Sol o debido al campo magnético de la Tierra. Los protones de los rayos cósmicos que nos llegan terminan formando un fondo homogéneo y da la impresión de que nos llegan de todos los sitios del cielo, es decir, hay una señal uniforme en toda la esfera celeste. No podemos ni siquiera ubicar su origen en el cielo.
Ahora un grupo de científicos de Los Alamos ha logrado situar en el cielo las dos regiones del cielo principales de rayos cósmicos que bombardean la Tierra gracias al observatorio Milagro. Es decir, han confeccionado el primer mapa del cielo de anisotropía de rayos cósmicos.
Lo observado en este caso es un señal sólo un poco por encima del ruido de fondo y localizada en dos regiones específicas del cielo.
Según John Pretz, uno de los científicos involucrados, este descubrimiento reclama un mejor entendimiento de los rayos cósmicos y sugiere la posibilidad de que exista un fuente de campo magnético cerca de nuestro sistema solar que sea la responsable de las observaciones.
Los científicos del observatorio Milagro han estado escudriñando el cielo del hemisferio Norte durante siete años (empezaron en julio de 2000). Gracias su diseño y campo de visión Milagro fue capaz de detectar 200.000 millones de rayos cósmicos que colisionaron contra la atmósfera terrestre durante ese tiempo.
Este observatorio puede además detectar rayos cósmicos de baja energía y contabilizar un estadística lo suficientemente significativa como para poder observar la pequeña fracción que sobresalen del fondo uniforme.
Es la primera vez que se observan picos estadísticos localizados en regiones específicas del cielo, concretamente cerca de la constelación de Orión (ver ilustración). La región más intensa está concentrada en la región del ojo del toro a la derecha de Orión visto desde nuestro punto de vista, y cerca de la constelación de Tauro. La otra región está cerca de la constelación de Géminis. Representan sólo un 0.06% y 0.04% respectivamente del fondo general. Los resultados fueron publicados en Physical Review Letters.
John Wefel de Louisiana State University publicó un artículo la semana pasada en Nature en donde describía unos resultados similares basados los electrones de alta energía de los rayos cósmicos.
Ahora estos investigadores están trabajando en la construcción de una segunda generación de observatorio conocida como experimento HAWC (High-Altitude Water Cherenkov). Si se construye quizás se resuelva el misterioso origen de los rayos cósmicos.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa en Los Alamos National Laboratory

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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3 Comentarios

  1. lluís:

    Si finalmente se realiza el experimento de “Radiación de Cherenkov”, se lograría diferenciar las denominadas “cascadas hadronicas” de las “cascadas electromagnéticas”( o de rayos gamma) que tienen lugar cuando tales rayos o partículas cargadas (hadrones) impactan contra la atmósfera terrestre. Con esa discriminación quizás el ruido de fondo de los rayos gamma no sería tan impedimento para conocer las misteriosas fuentes de los rayos gamma.

  2. NeoFronteras:

    De hecho Milagro detecta luz Cherenkov, pero en agua en un depósito subterráneo. Es decir, detecta radiación de partículas cargadas secundarías.
    El observatorio Auger, que ya parece funcionar (se inauguró el mes pasado), se dedicará precisamente a estudiar esa radiación Cherenkov atmosférica. Habrá que esperar a ver.

  3. NeoFronteras:

    Corrección:
    Auger se dedicará al estudio de rayos cósmicos, pero no ve la radiación Cherenkov atmosférica directamente. Los que sí lo hacen son CANGAROO, HESS, MAGIC, etc.

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