Los telescopios VERITAS y el origen de los rayos cósmicos PDF Imprimir E-mail

 Hace casi 100 años, los científicos detectaron los primeros signos de rayos cósmicos (partículas subatómicas, mayormente protones, que atraviesan velozmente el espacio, casi a la velocidad de la luz. Los rayos cósmicos más energéticos impactan con la energía de una bola de béisbol viajando a casi 160 km/h, incluso aunque sean más pequeños que un átomo. Los astrónomos se preguntaban qué fuerza natural podría acelerar las partículas a tales velocidades. Nuevas pruebas, procedentes del conjunto de telescopios VERITAS, demuestran que los rayos cósmicos están posiblemente impulsados por estrellas en explosión y por “vientos” estelares.

Estos hallazgos se publicaron en la edición en línea del 1 de noviembre de 2009 de la revista Nature y se presentan en una conferencia de prensa en el Simposio Científico de Fermi, en Washington, DC.
Buscando el origen de los rayos cósmicos
Los rayos cósmicos más raros portan 100.000 millones de veces la energía generada por cualquier acelerador de partículas de la Tierra. El término histórico “rayo cósmico” es equívoco, dado que se trata de partículas individuales, no de un rayo o chorro. Los astrónomos han ideado ingeniosos métodos para detectar rayos cósmicos que impactan en la atmósfera de la Tierra. No obstante, detectar rayos cósmicos desde cierta distancia requiere mucho esfuerzo.

VERITAS ha encontrado nuevas pruebas de rayos cósmicos en la “Galaxia del Cigarro”, también conocida como Messier 82 (M82), la cual está situada a 12 millones de años luz de la Tierra, en la dirección de la constelación Ursa Major, la Osa Mayor.

“Este descubrimiento ha sido predicho durante casi 20 años, pero hasta ahora ningún instrumento era lo bastante sensible para verlo”, dijo Wystan Benbow, astrofísico del Observatorio Astrofísico Smithsoniano. Benbow coordinó este proyecto para la colaboración VERITAS (de las siglas en inglés para Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System, Sistema del Conjunto de Telescopios de Imagen de Radiación Muy Energética).

Las observaciones de VERITAS apoyan sólidamente la teoría largamente sustentada que dice que las supernovas y los vientos estelares procedentes de las estrellas masivas son los aceleradores predominantes de las partículas de los rayos cósmicos. Las galaxias con altos niveles de formación estelar, como M82, también conocidas como galaxias de “estallido estelar” (starburst galaxies), tienen un gran número de supernovas y estrellas masivas. Si la teoría se mantiene, entonces las galaxias de estallido estelar deberían contener más rayos cósmicos que las galaxias normales. El descubrimiento de VERITAS confirma tal expectativa, indicando que la densidad de rayos cósmicos en M82 es aproximadamente 500 veces la media de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

“Este descubrimiento proporciona una visión fundamental acerca del origen de los rayos cósmicos”, dice Rene Ong, profesor de física en la Universidad de California en Los Ángeles, y vocero de la colaboración VERITAS.

Usando rayos gamma para inferir rayos cósmicos
VERITAS no podía detectar directamente rayos cósmicos de M82 debido a que están atrapados dentro de la Galaxia del Cigarro. En lugar de esto, VERITAS buscó pistas para la presencia de rayos cósmicos: los rayos gamma. Los rayos gamma son la forma de luz más energética, mucho más que la luz ultravioleta o incluso que los rayos X. Cuado un rayo cósmico interactúa con el gas interestelar, la radiación dentro de M82, produce rayos gamma, los cuales pueden escapar de su galaxia y llegar a los detectores terrestres.

Llevó dos años de dedicada recolección de datos extraer la débil señal procedente de M82.

“Sabíamos que la detección de M82 tendría importantes implicaciones científicas. Como resultado, programamos una exposición excepcionalmente larga inmediatamente después que el experimento estuvo completamente operativo”, dijo Benbow. “Los datos tenían que ser meticulosamente analizados para extraer la señal de rayos gamma, la cual es aproximadamente un millón de veces menor que el ruido de fondo. Aunque la señal es sólo una diminuta fracción de los datos, realizamos muchos chequeos buscando posibles sesgos y confiamos en que la señal es genuina”.

“La detección de M82 indica que el Universo está lleno de aceleradores de partículas naturales y, conforme continúen avanzando los observatorios de rayos gamma terrestres, hacer nuevos descubrimientos será inevitable”, dijo Martin Pohl, profesor de física de la Universidad Estatal de Iowa que ayudó a dirigir el estudio. El observatorio de rayos gamma de muy alta energía de la próxima generación, AGIS (Advanced Gamma-ray Imaging System, del inglés para Sistema Avanzado de Imagen de Rayos Gamma), ya está en desarrollo

Nuevo Telescopio VERITAS de rayos gamma
El sistema de telescopios VERITAS, de unos $20 millones, en el Observatorio Fred Lawrence Whipple en Tucson, no se parece a un telescopio normal. Está hecho de cuatro reflectores de 12 metros que parecen antenas satelitales. Los reflectores están cubiertos con espejos que envían la luz a cámaras en el frente de cada antena. Cada cámara es de unos 7 pies y contiene 500 pixels. El sistema está basado en técnicas de investigadores de la Universidad de Iowa Richard Lamb y David Carter-Lewis.

VERITAS es una sigla para Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System , o en castellano, Sistema de telescopios de imagen para radiación muy energética. Se utilizará, según comentó Frank Krennrich, profesor de física y astrónomo de Iowa, en la búsqueda de rayos gamma en el espacio.

Aunque son muy energéticos, los rayos gamma no pueden penetrar la atmósfera terrestre. Pero cuando la golpean, se crean lluvias de electrones y positrones que crean una luz azul conocida como Radiación de Cerenkov, que se mueven muy rápido y no son muy brillantes, con lo que se requiere de un instrumento muy sensible para detectarla.

Los astrofísicos saben que los rayos gamma son producidos por agujeros negros supermasivos, remanentes de supernova, pulsars, y por supuesto, están los llamados GRB o gamma ray burst, es decir, estallidos de rayos gamma. La nebulosa del Cangrejo es una fuente de rayos gamma.

 

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