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Explosión de rayos gamma golpeó la Tierra en el siglo 8

Astrónomos hallan evidencia del fenómeno en los anillos de los troncos de antiguos árboles. Indican la llegada de radiación a la Tierra proveniente de dos objetos estelares compactos, quizá dos agujeros negros, que chocaron causando un desencadenamiento de energía y radiación electromagnética

Una explosión de rayos gamma, provocada quizás por la colisión de dos agujeros negros, habría originado unos misteriosos rayos cósmicos que golpearon al planeta Tierra al final del siglo 8, según un estudio publicado este lunes.

En junio pasado, investigadores japoneses descubrieron, en los anillos de los troncos de los árboles, huellas de una radiación emitida por un acontecimiento cósmico no registrado aún. Los científicos dataron ese fenómeno en forma precisa en el año 774 o 775, sin encontrar una explicación.

Fusa Miyake y sus colegas de la Universidad de Nagoya analizaron el carbono 14 (una variedad radiactiva de carbono que se forma cuando los rayos cósmicos atraviesan los átomos de la atmósfera terrestre) contenido en los anillos de crecimiento de dos cedros de Japón (Cryptomeria). En la Antártida, también, hubo un pico en los nieveles de una forma del berilio —berilio 10— en el hielo.

En los círculos de los dos árboles correspondientes a los años 774 y 775, los científicos hallaron la evidencia de una fuerte y brusca alza de la tasa de carbono 14 de alrededor de 1,2 por ciento, un aumento aproximadamente 20 veces superior a las variaciones atribuidas a los cambios de actividad del Sol.

El fenómeno no fue meramente local, ya que fue relevado en otros árboles de América del Norte y Europa.

La hipótesis de una erupción solar fue descartada, pues esos acontecimientos no pueden ser lo suficientemente potentes como para provocar semejante aumento de carbono 14.

Algunos investigadores señalaron que crónicas medievales daban cuenta de la aparición de un “crucifijo rojo” en el cielo después de la puesta del Sol, y emitieron la hipótesis de la explosión de una supernova. Sin embargo, el fenómeno es del año, 776 y habría mostrado otros rastros físicos.

Dos científicos del Instituto de Astrofísica de la Universidad de Iena en Alemania, Valeri Hambaryan y Ralph Neuhauser, esbozaron otra teoría para explicar ese misterioso bombardeo de rayos cósmicos: una breve «erupción luminosa».

Los flashes, o erupciones de rayos gamma, son fenómenos que emiten durante breves segundos más energía que el Sol en miles de millones de años de existencia.

Según Hambraryan y Neuhauser, un flash gamma podría corresponder perfectamente al brusco aumento de carbono 14 y a la ausencia de testimonios históricos.

En un estudio publicado por la Royal Astronomical Society británica, los astrónomos sugieren que dos objetos estelares muy compactos —agujeros negros, estrellas de neutrones o enanas blancas— habrían chocado para fusionarse, causando ese desencadenamiento de energía y de radiación electromagnética.

Una fusión de ese tipo provoca una erupción gamma tan intensa como breve. Generalmente dura menos de dos segundos, lo que explica la falta de observaciones terrestres en esa época.

Mediante los instrumentos modernos, los astrónomos pueden observar ese tipo de fenómenos en galaxias lejanas varias veces por año.

Si el origen de la radiación cósmica registrada en 774/775 es ese, la fusión tiene que haberse producido al menos a 3.000 años luz; de lo contrario cualquier forma de vida hubiera sido borrada de la Tierra.

“Si la erupción gamma se hubiese producido más cerca, habría causado importantes daños a la bioesfera». Incluso ahora, si ocurre a miles de años luz un fenómeno similar, provocaría el caos en los sistemas electrónicos muy sensibles de los cuales dependen las sociedades avanzadas, indicó Ralph Neuhauser.

Según el astrónomo, la erupción gamma registrada en el siglo 8 provenía de un sistema situado a una distancia de 3.000 a 12.000 años luz del Sol.

Fuente: BBC News y varios medios. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Detectan un púlsar a energías más altas que las previstas por la teoría

Los telescopios MAGIC situados en la isla de La Palma han detectado un púlsar, en la Nebulosa del Cangrejo, a las energías más altas, lo que arroja dudas sobre las teorías científicas existentes. Siete instituciones científicas españolas participan en MAGIC, convirtiendo a España en uno de los países con más peso en la colaboración internacional

El púlsar en el corazón de la Nebulosa del Cangrejo bulle de energía. Los telescopios MAGIC en la isla canaria de La Palma lo han confirmado tras detectarlo en rayos gamma de 25 a 400 gigaelectronvoltios (GeV), una banda de energías que estaba prácticamente inexplorada hasta la fecha. Ahora MAGIC se ha encontrado con que las señales que emite esta estrella llegan hasta energías tan altas como 400 GeV, entre 50 y 100 veces más de lo que predice la teoría. Esto ha dejado perplejos a los científicos, porque podría apuntar a un proceso astrofísico aún desconocido.

La estrella de neutrones que alberga la Nebulosa del Cangrejo es uno de los púlsares más famosos. Rota alrededor de su eje 30 veces por segundo y tiene un campo magnético de 100 millones de teslas. Este campo magnético es un billón de veces más intenso que el de nuestro planeta. El púlsar, que está a 6.000 años-luz de la Tierra, en la constelación de Tauro, es el motor de la Nebulosa del Cangrejo que le rodea. Tanto el púlsar como la nebulosa son los restos de una explosión de supernova que tuvo lugar el año 1054, y que llegó a ser tan brillante que se veía durante el día.

Las estrellas de neutrones son objetos extraordinariamente densos con masas similares a las del Sol, pero con solo unos 10 kilómetros de diámetro. El periodo de rotación de un púlsar es extremadamente rápido y estable: un “día” en un púlsar puede durar entre 1 milisegundo y varios segundos. Mientras rota, la estrella de neutrones genera continuamente partículas cargadas, sobre todo electrones y positrones (electrones con carga positiva).

Estas partículas viajan a lo largo de las líneas de campo magnético, que a su vez rotan a la misma velocidad que el púlsar. Las partículas producen un haz muy estrecho de radiación en gran parte del espectro electromagnético, desde ondas de radio hasta rayos gamma. Cuando este haz cruza la Tierra, durante un breve instante vemos un destello de radiación, similar a ver la luz del faro de un puerto desde la distancia. Por eso lo llamamos un púlsar.

En 2008, los telescopios MAGIC detectaron rayos gamma del púlsar del Cangrejo a energías de unos 25 GeV, que eran varias veces mayores que todo lo que se había medido hasta entonces. Los científicos concluyeron que esta radiación tenía que producirse a una altura de al menos 60 kilómetros por encima de la superficie del púlsar, porque los rayos gamma sufren una fuerte absorción en los campos magnéticos y desaparecerían a menor altura, donde el campo es muy intenso.

Los datos que ha obtenido MAGIC durante los últimos dos años, y que se publican hoy en la revista Astronomy & Astrophysics, muestran la presencia de emisión pulsada hasta energías de 400 GeV, algo que supera todas las expectativas teóricas. Además, los pulsos son muy cortos: duran menos de un milisegundo. Las teorías de púlsares predecían energías máximas mucho más bajas y ahora se enfrentan a un grave problema.

Los astrofísicos de MAGIC apuntan a que podría generarse una cascada de partículas en el púlsar, lo que podría producir rayos gamma de más alta energía. Una explicación alternativa, publicada recientemente en la revista Nature, conecta este descubrimiento con la física igualmente intrigante del viento oscuro de partículas que escapa del púlsar y acaba por generar la Nebulosa del Cangrejo.

Aun así, ninguno de estos modelos puede explicar ni unas energías tan extremas, ni unos pulsos tan cortos. Los astrofísicos esperan que observaciones futuras arrojen luz sobre este nuevo fenómeno. Esto nos ayudaría a comprender mejor esta clase de objetos astronómicos y, en particular, unos de sus ejemplos más conocidos: el púlsar y la nebulosa del Cangrejo.

El proyecto MAGIC

MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov) se encuentra en el observatorio del Roque de los Muchachos (2.200 metros de altitud) en la isla canaria de La Palma. Este sistema de dos telescopios, cada uno con un espejo de 17 metros de diámetro, es el instrumento más grande para la medida de rayos gamma de fuentes cósmicas a energías de 25 GeV-50 teraelectronvoltios (TeV). 1 GeV es una energía cerca de mil millones de veces mayor de la que tiene un fotón visible. Es también la energía necesaria para crear un átomo de hidrógeno según el mecanismo de conversión de energía en masa descrito por la famosa ecuación de Einstein E=mc2. 1 TeV son mil GeV.

Los rayos gamma penetran en nuestra atmósfera y producen avalanchas de partículas secundarias que emiten radiación de Cherenkov de color azulado. MAGIC mide los rayos gamma recogiendo esta radiación. MAGIC opera desde 2004 y ha descubierto las fuentes de rayos gamma de muy alta energía más lejanas.

MAGIC se construyó por el esfuerzo coordinado de una gran colaboración internacional compuesta por unos 160 investigadores de Alemania, España, Italia, Suiza, Polonia, Finlandia, Bulgaria, Croacia y Japón. Las siguientes instituciones españolas están activamente involucradas: Universidad Complutense de Madrid (UCM), Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), Universitat de Barcelona (UB), Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), Institut de Ciencies de l’Espai (IEEC-CSIC), Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) e Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). MAGIC es financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad y los proyectos Consolider Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN) y Multidark.

España es uno de los miembros fundadores de MAGIC y uno de los países con mayor peso dentro de la colaboración, como prueba el hecho de que en la actualidad está dirigida por un físico español: Juan Cortina, del IFAE de Barcelona. Dentro del campo de los púlsares, las instituciones españolas han jugado un papel relevante, iniciando ya en el año 2000 los primeros estudios sobre la búsqueda de pulsares con MAGIC. Dos de los autores del trabajo publicado, Stefan Klepser y Gianluca Giavitto, trabajan en el IFAE y el coordinador del grupo de trabajo de púlsares, Marcos López, pertenece al grupo de la Universidad Complutense.

Fuente: Sinc. Aportado por Eduardo J. Carletti


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Descubierto misterioso magnetar con campo magnético pequeño

Hasta ahora se pensaba que todos los magnetares, estrellas de neutrones que emiten rayos X y gamma, presentaban un campo magnético muy alto, pero no siempre es así, según un estudio internacional liderado desde el Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) y que publica Science

Los investigadores han encontrado que el magnetar SGR 0418+5729 tiene un campo magnético mucho más pequeño que el resto, lo que obliga a revisar los modelos sobre el origen y evolución de los magnetares.

Los magnetares son conocidos por lanzar rayos X o rayos gamma en explosiones cortas, esporádicas, e incluyen estrellas denominadas “repetidores de gamma suave” y pulsares anómalos de rayos X. Se creía que los magnetares son impulsados por campos magnéticos extremadamente altos, pero un equipo europeo informa esta semana en Science que esto no siempre es cierto, y que la población de estrellas de neutrones con un comportamiento tipo magnetar es más amplia que lo que se pensaba hasta ahora.

La investigadora Nanda Rea, del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC), y otros colegas, han analizado los datos de tres diferentes observatorios espaciales de rayos X y han descubierto que un conocido repetidor de gamma suave, SGR 0418+5729, detectado recientemente después de que emitió explosiones tipo magnetar, tiene un campo magnético mucho más pequeño que el de otros miembros de esta clase.

El equipo ha descubierto que incluso las estrellas de neutrones con un campo magnético normal pueden generar explosiones de rayos gamma y experimentar grandes picos de luminosidad. Los resultados del estudio, que se anticipan esta semana en Science Express, hacen necesario revisar los modelos teóricos sobre el origen de estos objetos, que podrían ser mucho más frecuentes de lo que se pensaba hasta ahora.

Los investigadores han estudiado durante más de un año la estrella SGR0418, descubierta en junio del pasado año cuando el satélite Fermi detectó una explosión de rayos gamma que provenía de ella. Usando varios satélites de la NASA y la ESA los científicos han concluido que tiene todas las características de un magnetar (emisiones muy energéticas de rayos gamma y X) pero que, a diferencia de los conocidos hasta el momento, su periodo rotacional no decrece y su campo magnético en superficie es mucho menor.

“Hasta ahora se pensaba que estas radiaciones tan energéticas eran debidas al gran campo magnético tanto interior como exterior de la estrella, que provocaban que se rompiera la corteza de la estrella y la materia saliera disparada, cargándose de energía X y gamma”, explica Rea.

“Sin embargo, el campo externo es aquí menor que en otros magnetares y aún así se detectan emisiones muy intensas, lo que nos hace sospechar que debe de haber un campo magnético interno mucho mayor que el del exterior de la estrella (que es el que nosotros podemos medir). Esto nos obliga a replantear los modelos y explicaciones que se manejaban hasta ahora para el origen de estos objetos”, añade.

La energía de los magnetares

Los magnetares expulsan en un breve periodo de tiempo enormes cantidades de energía en forma de rayos X y rayos gamma —uno de los fenómenos más energéticos del universo—, que incluso pueden afectar a la ionosfera terrestre e interrumpir las comunicaciones. Así ocurrió en 2004, cuando la explosión de rayos gamma del magnetar SGR 1806-20, a más de 50.000 años luz de distancia, alcanzó la atmósfera de la Tierra y paralizó muchos de los satélites durante varias décimas de segundo.

“Las estrellas de neutrones son bastante frecuentes: sólo en nuestra galaxia hay unas 2.000 o 3.000”, comenta Rea. De ellas, la gran mayoría son púlsares y tan sólo 16 se consideraban como magnetares, es decir, capaces de generar emisiones altamente energéticas. Pero SRG 0418 obliga a reconsiderar este planteamiento.

“Si estrellas con un campo magnético externo tan bajo pueden comportarse así, podría ocurrir que muchas de las estrellas de neutrones que conocemos fueran magnetares en potencia, dormidos hasta que se dieran las condiciones adecuadas para que se desencadene una explosión”, apunta la investigadora.

“Esto que nos obliga a replantear lo que sabemos sobre el origen de estas estrellas y por tanto, a reconsiderar y construir nuevos modelos teóricos sobre las explosiones de supernovas que pueden generar campos magnéticos tan intensos”, concluye Rea. Estas explosiones se producen cuando una estrella masiva, de al menos ocho veces la masa del Sol, llega al final de su vida y puede originar agujeros negros, magnetares u otras estrellas de neutrones.

Fuente: Sinc. Aportado por Eduardo J. Carletti

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