NeoFronteras

Primer mapa de rayos cósmicos de alta energía

Área: Espacio — domingo, 24 de abril de 2016

El observatorio HAWC rinde datos suficientes el primer año como para levantar un mapa de rayos cósmicos del cielo.

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Después de más de un año recopilando datos por parte del observatorio Cherenkov a gran altura, se ha podido levantar el primer mapa del cielo de rayos cósmicos de alta energía.

Entre sus resultados está la primera medida de cómo de frecuentemente parpadean los discos de acreción de los agujeros negros. Además se han registrado púlsares, remanentes de supernova y otros objetos.

El observatorio High Altitude Water Cherenkov (HAWC) consiste en 300 tanques rellenos con 200.000 litros de agua cada uno repartidos por una extensa superficie a gran altura en las montañas de México central.

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Cuando las partículas de gran energía subproducto de un rayo cósmico pasan por esta localización, atraviesan la chapa del tanque sin problemas y circulan por el agua. Como la velocidad de la luz en este medio es inferior a la velocidad de la luz en el vacío, las partículas relativistas producen un destello de luz azul debido al efecto Cherenkov. Unos tubos fotomultiplicadores recogen y amplifican esta luz. De este modo, se puede reconstruir la trayectoria y energía de las partículas originales.

HAWC ha conseguido medir los fotones más energéticos registrados hasta el momento: fotones gamma de entre 0,1 y 100 teraelectrónvoltios (TeV). Es decir, más de 7 veces la energía alcanzable por las partículas aceleradas en el LHC.

Lamentablemente, o por suerte para nosotros porque sería peligroso para la salud, HAWC no puede detectar directamente estos fotones tan energéticos que llegan a la Tierra, porque estos interaccionan con las altas capas de la atmósfera terrestre. Estos eventos sí producen un chaparrón secundario de partículas que sí llegan a los depósitos del detector y que son detectadas.

Se registran 20.000 partículas procedentes de estos chaparrones cada segundo en este observatorio.

Durante el primer año de recogida de datos se han podido identificar 40 fuentes distintas de rayos gamma de alta energía, 10 de las cuales no se habían identificado con anterioridad.

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Una de las fuentes ya identificada con anterioridad corresponde a un remanente de supernova. La onda de choque de la explosión de supernova barre a través de la nube de gas y polvo y acelera partículas hasta alcanzar altas energías y entonces estas irradian rayos gamma.

Otra fuente es un pulsar conocido situado a 26.000 años luz de distancia de nosotros.

Además HAWC ha conseguido registrar rayos cósmicos procedentes de fuera de la Vía Láctea. Su origen es muchas veces desconocido, pero se sospecha que pueda estar en los agujeros negros supermasivos de los centros galácticos.

Al funcionar las 24 horas del día el observatorio puede registrar cambios en la intensidad de estas fuentes de una manera más precisa de lo que era posible antes. Así por ejemplo, hace unos días detectó un destello procedente de la galaxia Markarian 501 que al poco tiempo se extinguió.

En observatorios previos sólo se podía estudiar una pequeña zona del cielo a la vez, pero HAWC puede estudiar una región mucho más extensa. Además, se espera que en cinco años pueda estudiar la frecuencia de eventos episódicos, como los destellos del agujero negro supermasivo de nuestra propia galaxia.

De momento este equipo de investigadores trabaja además para identificar las contrapartidas ópticas o infrarrojas de algunas las fuentes no identificadas de rayos cósmicos.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=4919

Fuentes y referencias:
Web de HAWC.
Mapas y foto: HAWC Collaboration.

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

  1. r:

    ¡Qué manera! La calidad de este sitio sí que ha aumentado y mucho. Mis respetos.

  2. lluís:

    – Un “rayo cósmico”.¿ Existe como tal “rayo”? ¿No es sino un término que se da a la radiación de alta energía que bombardea la Tierra desde el espacio exterior?. El rango de estas energías se calcula que está entre los 100 y los 1000 TeV, y al parecer habría muy pocas fuentes que pudieran producir tales energías.Los “rayos cósmicos” son en un 90% protones de altas energías, un 9% partículas alfa y un 1% electrones. Pero como le llaman “rayo”, pues daría la sensación de que todo el “rayo” viajaría en un paquete.En realidad esto me confunde un poco.
    – Por cierto, en los ” rayos cósmicos” todo es materia, o casi todo, se calcula que sólo un 0,01% es antimateria. Y esto es una evidencia del desiquilibrio ” materia-antimateria” (mucha más materia que materia) al menos en nuestra galaxia, y si esto es así en la Vía Láctea, bien pudiera ser lo mismo en el todo el universo.Lo cierto es que hasta la fecha se ha encontrado muy poca antimateria por ahí afuera.

  3. Tomás:

    ¡Qué bien sabe leer un buen artículo y unos buenos y documentados comentarios posteriores!
    Parece ser que este artículo podría estar muy relacionado y completar en algo al anterior; al menos en lo que al conocimiento de las explosiones de supernovas cercanas se refiere.
    La observación de “r”, ha de referirse sin duda al propio sitio y/o a comentaristas como nuestro querido Lluís.
    Un fuerte abrazo para los tres: Neo, “r” y LLuís.

  4. NeoFronteras:

    Pues sí, estimado Lluís. El término rayo es un tanto confuso, pero es el término histórico.

    Recordemos al lector ocasional un par de cosas. Hay claramente dos tipos de rayos cósmicos: las partículas que se mueven a velocidades relativistas (generalmente protones) y los fotones gamma de alta energía. Tienen naturaleza y comportamientos distintos. Los primeros se ven influidos por los campos electromagnéticos, así que sus fuentes son más difíciles de localizar. En los segundos sí se sabe la fuente, aunque la resolución espacial que sea tenga no se muy buena.

  5. JavierL:

    Querido Lluis tengo una duda, dices que recibimos muy poca antimateria en esos rayos cósmicos y hablas de una evidencia del desequilibrio materia antimateria…

    Pero me pregunto, ¿como puede llegar la antimateria a nosotros viajando contra el viento solar? Además de toda la materia que se consiga antes del sistema solar? ¿No se aniquilaría por el camino dejándonos con muy poca llegando a nosotros como indicas?
    ¿no podría esta galaxia está compuesta de Materia y otras galaxias de antimateria? ¿Viendo la luz de ellas no podemos saberlo verdad? Los fotones no tienen antífotones ¿cierto? Así que ¿por qué hablamos de ese desequilibrio?

    Oye y disculpame el bombardeo de preguntas, es que no lo tengo muy claro

  6. PETRUS:

    Podrían, tal vez, existir galaxias de antimateria, pero si las hubiera, no deben ser muy numerosas proporcionalmente, pues en las colisiones entre ellas o al menos entre sus colas deberían aniquilarse… y hay bastantes ejemplos de ellas sin los efectos especiales que se podrían esperar, ¿no?.
    En cuanto a la antimateria presente en los rayos cósmicos, pregunto si los niveles de energía del fenómeno origen no pueden ser también los responsables de la aparición de pares materia antimateria…
    Y como siempre, seguir preguntando dónde se ha escondido la antimateria…
    con saludos de otro que no tiene casi nada claro.

  7. lluís:

    – La antimateria es “lo mismo” que la materia pero con su signo cambiado, si un electrón tiene carga eléctrica negativa, su antimateria, el positrón tiene carga positiva. De hecho en el Big-Bang se supone que debería haberse producido la misma cantidad de materia que de antimateria (puesto que cada partícula tiene su antipartícula y se da el caso de hay partículas que son su propia antiparticula) Pero lo cierto es que apenas se han encontrado unos pocos átomos de antihidrógeno, creo recordar. ¿ Dónde está la antimateria?, pues algunso especulan que la inflación se la llevo, lejos, muy lejos. Hay un instrumento instalado en la Estación Espacial Internacional, el AMS (Alpha Magnetic Spectrometer)que a parte de estudiar los rayos cósmicos, busca, además, antimateria.
    – Y sí, también se ha especulado con la existencia de Galaxias de antimateria, pero nadie por ahora encontró algo semejante.También se ha especulado con la existencia de “fotones oscuros”.
    – De hecho, la existencia de la antimateria es lo que conduce otra simetría discreta de la naturaleza, la llamada simetría C (conjugación de carga) y consiste en que si sustituyen las partículas por sus antipartículas, esta simetría implica que las leyes de la física serían exactamente las mísmas en un universo de antipartículas que de partículas de materia ordinaria de la que está hecho todo, incluídos nosotros mismos De ahí que empecé diciendo que la antimateria “es lo mismo” que la materia.¿Podría entonces haber tipos hechos de antimateria?, Sí, pero como alguien dijo, no es muy aconsejable estrecharles la mano, si te encuentras con uno.Puesto que la materia y la antimateria se aniquilan mutuamente al colisionar, y se produce una gran cantidad de energía, en forma de otras partículas y fotones, es por esto que algunos subproductos de esas colisiones, imagino, pueden llegar a la Tierra.
    – Pero para hablar de todo estes asunto, especialmente del Big-Bang en relación con el remanente de materia ordinaria frente a la práctica desaparición de la antimateria, la cosa sería larga y además se debería hablar de la violación de la simetría CP (Carga-Paridad) y de más cosas si nos adentramos en el tema de la antimateria, porque la teoría sobre la misma surge de lo que sucede cuando la relatividad especial se topa con la mecánica cuántica.
    _ Un saludo, querido amigo Javier L.

  8. JavierL:

    Muchas gracias Lluis.. Por tu tiempo y tus aclaraciones..

    Una pregunta, tengo entendido que dichos fotones oscuros correspoderian a la materia oscura… ¿La antimateria no emitiría los mismos fotones que la materia? No habría cómo diferenciar en función de la luz recibida ¿cierto?

    Y retomando el tema de la noticia de rayos cósmicos, no crees que justamente esa presencia de 0,01% de antimateria no es precisamente alguna evidencia que en algún lugar está la antimateria, si no, ¿de dónde sale? ¿Si provenireran de una galaxia lejanas podríamos saberlo?

  9. Tomás:

    Es de muy de agradecer tu explicación, querido Lluís. Lo único que comentas que me parece con un fundamento más bien “estético” que realmente científico es que debiera haberse dado la misma cantidad de materia que de antimateria en el Big Bang. Yo no veo razón para ello puesto que ni siquiera una anulación entre ellas por contacto -como tú mismo dices- da cero, al entregar energía y, al parecer, no poca.
    Un fuerte abrazo.

  10. lluís:

    Bueno, es que la materia por sí misma no emite fotones, los fotones se emiten cuando hay decaimientos atómicos, por ejemplo, o por exicitamientos atómicos (los cambios de niveles de energía). La antimateria produce fotones de altas energías(rayos gamma) cuando colisiona con la materia.
    – Sí, es posible que esté en alguna parte la antimateria, por eso la buscan. También se han relacionado los fotones oscuros con la materia oscura, serían fotones que emitirían tan escasa luz que no podemos verla.
    – En cuanto a lo que dice el amigo tomás, sobre el fundamento más bien “estético”, lo que la teoría predice al respecto es que cuando el universo estaba extremadamento caliente había la misma cantidad de materia que de antimateria, pero cuando luego se fue enfriando, y precisamente gracias a la violación de la simetría CP,algunas partículas primitivas supermasivas podrían haberse desintegrado de manera distinta a sus correspondientes antipartículas, luego al concluir las secuencias de desintegración, podría haber quedado un pequeño excedente de materia ordinaria, el universo se continuo enfriando,gran parte de la materia se fue aniquilando al toparse con antimateria, manteniéndose ese excedente de materia que a través de eones, dió como resulato las estrucuturas que hoy contemplamos. Esto es lo que dice la teoría.Y en cuanto a la violación de la simetría CP no se conocen los mecanismos o interacciones que dan lugar a tal efecto. Esto sigue siendo un misterio por resolver, aunque se ha visto en laboratorio tal violación de simetría en los mesones “ca” neutros y en procesos de desintegración de otras particulas.
    – Un saludo cordial para los amigos Javier L. y tomás.

  11. Tomás:

    Agradezco infinito tu paciencia, amigo Lluís, pero no estoy seguro de que hayas captado que lo que yo no acepto, tachándolo de “estético”, es precisamente la simetría CP; al leerte no sé si te refieres a la simetría o a su violación. Me parece algo gratuito suponer tanto la simetría de C como la de P y, de hecho, creo que hubo un nobel por demostrar su violación. Esto lo entiendo como que no existe y posiblemente no ha existido nunca esa simetría. Claro que mi pensamiento relativo al caso es meramente intuitivo y el tuyo se basa en consideraciones matemático-físicas que no están a mi alcance y que, tal como la vida me impone tener distribuido mi tiempo, no sé si alguna vez tendré posibilidad de profundizar en tu dirección, aunque sea un poco.
    Recibe mi admiración, gratitud y un fuerte abrazo.

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