12/May/09

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Fermi explora "invasores espaciales" de alta energía

Desde su lanzamiento en junio del año pasado, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA ha descubierto una nueva clase de púlsares, ha sondeado estallidos de rayos gamma y ha observado encendidos chorros en galaxias a miles de millones de años-luz de distancia

Hoy en la reunión de la American Physical Society en Denver, Colorado, los científicos de Fermi revelaron nuevos detalles sobre partículas de alta energía implicadas en un misterio cósmico cercano.

"El Telescopio de Gran Área de Fermi es un detector de primera de rayos gamma, pero también es una excelente herramienta para investigar los electrones de alta energía en los rayos cósmicos", dijo Alexander Moiseev, que presentó las conclusiones. Moiseev es astrofísico en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

El Telescopio de Gran Área (LAT) en Fermi detecta
los rayos gamma mediante el seguimiento de los positrones de
electrones que producen después de golpear las capas de tungsteno.
Esta capacidad también hace al LAT una excelente herramienta
para analizar los rayos cósmicos de alta energía.

Los rayos cósmicos son electrones, positrones y núcleos atómicos que se mueven casi a la velocidad de la luz. Los astrónomos creen que los rayos cósmicos de alta energía surgen de lugares exóticos dentro de nuestra galaxia, como los restos de estrellas que explotaron.

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El Telescopio de Gran Área de Fermi (LAT) es exquisitamente sensible a los electrones y sus contrapartes de antimateria, los positrones. Mirando la energía de 4,5 millones de partículas de alta energía que golpearon el detector entre el 4 de agosto de 2008 y el 31 de enero de 2009, el equipo de LAT encontró evidencia que tanto complementa como refuta otros hallazgos recientes.

Comparada con la cantidad de rayos cósmicos de menor energía, más partículas que golpearon el LAT tenían una energía mayor que 100 mil millones de electronvoltios (100 GeV) y mayor que la esperada sobre la base de experimentos previos y los modelos tradicionales. (La luz visible tiene una energía entre dos y tres electronvoltios.) La observación tiene implicancias similares a las mediciones complementarias de un satélite europeo llamado Pamela y del Sistema Estereoscópico de Alta Energía con base en tierra (H.E.S.S), una conjunto de telescopios ubicados en Namibia que ve destellos de luz cuando los rayos cósmicos golpean la atmósfera superior.

El otoño pasado, un experimento en globo llamado ATIC captó evidencias para un pico dramático en la cantidad de rayos cósmicos en energías alrededor de 500 GeV. "Fermi habría visto esta notable característica si realmente estuviera ahí, pero no la vio", dijo Luca Latronico, miembro de equipo en el Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN) en Pisa, Italia. "Con la superior resolución del LAT y más de 100 veces la cantidad de electrones reunidos por experimentos con globo, estamos viendo estos rayos cósmicos con una precisión sin precedentes".

A diferencia de los rayos gamma, que viajan desde su fuente en línea recta, los rayos cósmicos dirigen sus pasos alrededor de la galaxia. Pueden rebotar en átomos de gas galáctico o acelerar y desviarse por campos magnéticos. Estos eventos hacen aleatoria la trayectoria de la partícula y dificultan decir dónde se originaron. A decir verdad, determinar el origen de un rayo cósmico es uno de los objetivos claves de Fermi.

Lo que es más excitante sobre los datos de Fermi, Pamela y H.E.S.S. es que pueden implicar la presencia de un centro cercano que está lanzando rayos cósmicos hacia nosotros. "Si estas partículas fueran emitidas desde lejos, habrían perdido mucha de su energía cuando llegaron a nosotros", explicaba Luca Baldini, otro colaborador de Fermi en INFN.

Si una fuente cercana está enviando electrones y positrones hacia nosotros, el culpable probable es una púlsar -los restos devastados y de rápido giro de una estrella que estalló. Una posibilidad más exótica está sobre la mesa, también. Las partículas podían surgir de la aniquilación de hipotéticas partículas que forman la llamada materia oscura. Esta sustancia misteriosa no produce ni impide la luz, y sólo se revela a sí misma por sus efectos gravitatorios.

"El próximo paso de Fermi es buscar cambios en el flujo de electrones de rayos cósmicos en diferentes partes del cielo", dijo Latronico. "Si hay una fuente cercana, esa búsqueda nos ayudará a desentrañar por dónde empezar a buscarla".

El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA es una misión asociada de astrofísica y física de partículas, desarrollada en colaboración con el Ministerio de Energía e importantes contribuciones de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia, y EE.UU..

Fuente: NASA. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard