¿Qué son los rayos cósmicos? Conceptos básicos

Rayos cósmicos



4 octubre, 2012



Los rayos cósmicos son iones energéticos provenientes del espacio que llegan del vecindario local del Sol viajando a velocidades extremadamente altas. Alrededor del 90% de todos ellos son protones individuales o núcleos de hidrógeno, seguido por un 5% de helio, y el resto de todos los demás elementos de la tabla periódica.


El término “rayos cósmicos” es un nombre inapropiado y proviene de los primeros días de su descubrimiento. Los científicos usaban electroscopios, el primer aparato que fue diseñado para detectar la carga eléctrica de un objeto, y ellos se sorprendieron ante el hecho de que el aire de dentro de la cámara que alojaba el instrumento se ioniza sin importar lo bien que el dispositivo estuviese aislado del ambiente.

Al principio se suponía que era responsable la radiación de la tierra, y se diseñaron varios experimentos para confirmar esta teoría. En 1910, Theodor Wulf utilizó un electrómetro, una versión más avanzada del electroscopio, para medir la diferencia de radiación entre la parte superior e inferior de la Torre Eiffel. Una vez que su electrómetro detectó la radiación de tierra, pensó que debería disminuir a medida que ascendía. Para su sorpresa, dicha radiación fue aumentando en fuerza.

El laureado Nobel, Victor Hess, diseñaó un electroscopio que era resistente a los cambios de presión y temperatura, para poder tomarla en globo. Hess había determinado previamente que los niveles de radiación de tierra serían indetectables por encima de los 500 metros. El 17 de abril de 1912, se elevó a 5.300 metros en un globo de helio y descubrió que su electroscopio estaba descargado, confirmando que había una fuente de radiación ionizante procedente de arriba. Durante mucho tiempo se pensó que la fuente era de naturaleza electromagnética, de ahí el apelativo de “rayos”.

Recientemente, los científicos que trabajan en el detector de neutrinos IceCube, en el Polo Sur, anunció que los “puntos calientes de rayos cósmicos” se han visto venir desde lugares específicos en el espacio. Puesto que los rayos cósmicos son “solamente conocidos” que ser generados por supernovas o por misteriosos estallidos de rayos Gamma, los puntos calientes están creando confusión: No existen tales fuentes lo suficientemente cerca como para crear iones de alta velocidad. Los rayos cósmicos están cargadas eléctricamente, por tanto, los campos magnéticos de más allá de cierta distancia deben escoger al azar su dirección de origen y evitar tales condiciones altamente localizadas.

En un Universo Eléctrico, los rayos cósmicos son acelerados por otro método: la doble capa. Las dobles capas fueron descritas en 1929 por el pionero del plasma y premio Nobel, Irving Langmuir. Se forman con el flujo de corriente eléctrica a través del plasma. Otro laureado Nobel, Hannes Alfvén, describió la doble capa como, “… una formación de plasma es el plasma (en el sentido físico de la palabra) se protege del medio ambiente. Esto es parecido a una pared celular en la que el plasma (en el sentido biológico de la palabra) se protege del medio ambiente “.

Cuando el plasma se mueve a través del polvo o del gas, la nube se convierte en un flujo de corrientes ionizadas y eléctricas. Las corrientes generan campos magnéticos que se auto-confinan en filamentos coherentes conocidos como corrientes de Birkeland. Las corrientes de Birkeland comprimen el plasma galáctico en finos filamentos que permanecen colimados
a grandes distancias. Las observaciones astronómicas indican que el
material de algunos chorros galácticos viajan a más de 30.000 años luz
de distancia.

Las partículas cargadas que componen la espiral de corrientes a lo largo de los campos magnéticos, aparecen como vórtices eléctricos. Sorprendentemente, Félix Aharonian,
del Instituto de Estudios Avanzados de Dublín, sugiere que, “… no puede
haber un ‘tubo’ de líneas de campos magnéticos que se extiendan entre la fuente y nuestro sistema solar, canalizando los rayos cósmicos hacia nosotros”. Estaba cerca de dar con la tecla, aunque él mismo pensaba que su teoría era “altamente especulativa”.

El físico de plasma, Alex Dessler, escribió: “Cuando entré en el campo de la física espacial, en 1956, recuerdo que me quedé con lo que la gente creía, por ejemplo, que los campos eléctricos no podrían existir en el plasma altamente conductor del espacio. Tres años más tarde me sentí avergonzado por S. Chandrasekhar al investigar objetivamente en el
trabajo de Alfvén. Mi grado de conmoción y sorpresa por los correctos
hallazgos de Alfvén y la equivocación de sus críticos difícilmente podría describirlo. Comprendí que el mecanismo de aceleración de los rayos cósmicos era básicamente idéntico al famoso mecanismo sugerido por Fermi en 1949, que previamente había sido planteado por Alfvén.”



Fuente: Bitnavegante
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Un enigma de un siglo parece resuelto, comenzó con un “Bang”


Sábado, 11 de Mayo de 2013 15:43









Ciencia/ Tecnología -
Analía Cillis y Gabriela Castelletti, dos investigadoras del Conicet
confirmaron que los rayos cósmicos, conjuntos de partículas energéticas
que viajan a través del espacio e impactan en la Tierra, se
originarían en los remanentes de su



Hoy, un enigma de 101 años

parece haber sido resuelto.

Sin embargo, para las

investigadoras

el desafío continúa.


En 2012 se cumplió un siglo del descubrimiento de los rayos cósmicos,
conjuntos de partículas – principalmente protones, electrones y núcleos
de átomos – que viajan por el espacio. Ahora, 101 años después, el
trabajo de dos consorcios científicos internacionales presenta pruebas
que apoyan la hipótesis de que los rayos cósmicos que se originan en
nuestra Galaxia e impactan en la Tierra provendrían de los remanentes de
supernova, el residuo de la explosión de estrellas de gran tamaño.

Estos
estallidos estelares liberan en un instante la energía equivalente a
1030 bombas atómicas (un 1 seguido de 30 ceros). En el proceso se forma
un frente de choque que se expande a velocidades de hasta diez mil
kilómetros por segundo y donde las partículas se aceleran. Así, los
rayos cósmicos estarían compuestos por aquellas partículas que, tras
haber ganado la suficiente energía en la aceleración, escapan del frente
de choque y se propagan en la Galaxia, donde interactúan con el medio
interestelar.

“A partir del material expulsado por la explosión
se forma el remanente de supernova. Las partículas eyectadas durante el
evento interactúan con el medio, los campos de radiación y magnéticos y
eventualmente se aceleran. Las que logran escapar del lugar se
convierten en rayos cósmicos”, explica Analía Cillis, investigadora
adjunta del CONICET en el Instituto de Astronomía y Física del Espacio
(IAFE, UBA-CONICET).

La astrónoma es parte de un equipo
internacional que analizó el remanente de supernova conocido como IC
443. Durante el trabajo estudiaron las modificaciones que ocurren en la
distribución de energía por la interacción de diferentes partículas con
el medio interestelar que rodea al remanente.

“Cuando dos
protones colisionan – uno que proviene del remanente y otro del medio –
generan unas partículas subatómicas llamadas piones neutros, que cuando
decaen se ‘transforman’ en emisiones gama, que a su vez modifican el
espectro, es decir la distribución de energía”, dice.

“La
variación medida en la forma del espectro de IC 443 muestra la
aceleración de los protones en el remanente de la supernova”, explica
Cillis. Los resultados fueron publicados en la revista científica
Science.

Cillis comenta que este trabajo aporta evidencia directa
que sustenta la hipótesis de que los rayos cósmicos se originarían en
los remanentes de supernova. “Estos rayos nos bombardean constantemente,
y si bien se suponía que los que se originan en esta Galaxia provenían
de los remanentes, hasta ahora ningún experimento había podido medirlo
en forma directa”, dice.

Otra estrella, mismas conclusiones

Por
su parte, las investigadoras de CONICET Gloria Dubner y Gabriela
Castelletti, del IAFE, integran otro consorcio internacional que publicó
en la revista The Astrophysical Journal Letters su análisis sobre otro
remanente de supernova, llamado W44.

Los resultados concuerdan
con los del equipo con el que colabora Cillis. “Ambos le dan solidez a
la teoría de que los remanentes de supernovas serían fuentes naturales
que dan origen a los rayos cósmicos galácticos”, analiza Castelletti.

La
astrofísica explica que cuando estas partículas escapan del frente de
choque, su trayectoria es modificada por los campos magnéticos presentes
y por lo tanto es imposible reconstruir su trayectoria ‘hacia atrás’,
un proceso que permitiría conocer el lugar donde fueron creados.

“La
hipótesis que tiene a los remanentes de supernova como candidatos
principales para explicar la producción de rayos cósmicos galácticos
está basada, en que las explosiones de supernovas y sus remanentes son
los objetos más energéticos conocidos en nuestra Galaxia y por lo tanto
los únicos capaces de generar partículas altamente energéticas como los
rayos cósmicos que bombardean nuestro planeta”, explica Castelletti.

Hoy,
un enigma de 101 años parece haber sido resuelto. Sin embargo, para las
investigadoras el desafío continúa. “Este análisis es para los rayos
cósmicos que provienen de zonas de nuestra galaxia. Sin embargo, los que
llegan a la Tierra desde otras zonas de universo son de mayor energía, y
aún se discute el modo en que se originan”, concluye Castelletti.
Por Ana Belluscio.
Fuente: agencias/conicet/www.visionfederal.com

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