27 Rayos Cósmicos

27 RAYOS COSMICOS

jueves 8 de noviembre de 2007

Vinculan los rayos cósmicos de mayor energía con violentos agujeros negros

Último momento
Los científicos del Observatorio Pierre Auger anunciaron hoy, 8 de noviembre, que las Galaxias con núcleos activos son los más probables candidatos a ser las fuentes de los rayos cósmicos de las energías más elevadas que llegan a la Tierra.
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Mapa celeste mostrando las direcciones de arribo de los 27 rayos cósmicos más energéticos detectados por el Observatorio Pierre Auger (circunferencias negras) y las posiciones de los AGNs cercanos conocidos (cruces rojas). En celeste, la zona del cielo visible para el Observatorio Auger.

Utilizando el Observatorio Pierre Auger, el mayor observatorio de rayos cósmicos del mundo, ubicado en Malargüe en la provincia de Mendoza, un equipo de científicos de 17 países encontró que las fuentes de partículas de alta energía no se distribuyen de manera uniforme en todo el cielo. En lugar de ello, los resultados del Observatorio Auger vinculan el origen de estas misteriosas partículas con las galaxias cercanas que poseen núcleos activos. Los resultados serán publicados en la edición del 9 de noviembre de la prestigiosa revista Science.

Se cree que los núcleos activos de las galaxias (AGN, según su denominación en inglés) son alimentados por agujeros negros extremadamente masivos que absorben grandes cantidades de materia. Estas galaxias con núcleos activos atraen y devoran gas, polvo y otro tipo de materia y lanzan una prodigiosa cantidad de partículas y energía al cosmos. La mayoría de las galaxias tienen agujeros negros en su centro, con masas que van desde un millón a varios miles de millones de veces la masa de nuestro Sol. El agujero negro en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, posee alrededor de 3 millones de masas solares, pero no se trata de un AGN. Sólo una pequeña fracción de las galaxias tiene núcleos activos. El resultado del Observatorio Auger indica que los AGNs también podrían producir las partículas de mayor energía del Universo. El mecanismo detallado de cómo estos núcleos galácticos activos puede acelerar partículas a energías 100 millones de veces mayor que el más poderoso acelerador de partículas en la Tierra, es aún un misterio.

“Hemos dado un gran paso adelante en la resolución del misterio del origen de los rayos cósmicos de la mayor energía”, dijo el Premio Nobel James Cronin, de la Universidad de Chicago en Estados Unidos, quien concibió el Observatorio Pierre Auger junto con Alan Watson de la Universidad de Leeds de Gran Bretaña.

“Descubrimos que los rayos cósmicos de las más altas energías no llegan por igual de todas direcciones. Existen direcciones de arribo preferenciales. Este descubrimiento abre una nueva era para la observación del universo: ha nacido la astronomía de rayos cósmicos”, dijo Alberto Etchegoyen, uno de los principales impulsores de que el proyecto Auger se concrete en nuestro país, y quien, desde la Comisión Nacional de Energía Atómica, lidera el proyecto en la Argentina.

Los rayos cósmicos son protones y núcleos atómicos que viajan a través del universo con velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Apenas estas partículas ingresan a la atmósfera de nuestro planeta chocan con moléculas de aire y crean una cascada de partículas secundarias, que puede dispersarse en 40 o más kilómetros cuadrados cuando llega a la superficie terrestre.

El Observatorio Pierre Auger de rayos cósmicos registra las cascadas de partículas secundarias mediante un arreglo de 1.600 detectores, distanciados 1,5 kilómetros entre sí y distribuidos en 3.000 kilómetros cuadrados. También cuenta con veinticuatro detectores de fluorescencia, telescopios especialmente diseñados para registrar la tenue luz emitida por la cascada de partículas secundarias cuando atraviesan la atmósfera. La combinación de detectores de partículas y telescopios de fluorescencia proporciona un instrumento excepcionalmente poderoso y preciso.

El Observatorio ya ha registrado casi un millón de cascadas de rayos cósmicos. Sólo los menos frecuentes de ellos, los de mayor energía, l legan a la Tierra sin ser desviados apreciablemente por los campos magnéticos que atraviesan en el espacio interestelar e intergaláctico, lo que posibilita identificar sus potenciales fuentes. Los científicos del Observatorio Auger han registrado hasta la fecha 81 rayos cósmicos con energías superiores a 4 x10 19 electrón voltios (eV), más que cualquier otro observatorio en el mundo. En estos eventos de ultra alta energía, la dirección de arribo de los rayos cósmicos puede determinarse con precisión de tan sólo un grado, y la desviación provocada por los campos magnéticos es de unos pocos grados. Ello permitió a los científicos encontrar la ubicación de las fuentes de estas partículas cósmicas.

“Sabemos que los rayos cósmicos de las más altas energías no pueden provenir de distancias muy grandes, de más de cientos de millones de años luz, porque pierden energía en colisiones con el fondo cósmico de microondas, la radiación remanente del Big Bang que llena todo el espacio” describió Diego Harari, investigador del Centro Atómico Bariloche y del CONICET. “Comparamos las direcciones con que llegan a la Tierra los rayos cósmicos con las posiciones en el cielo de objetos extragalácticos cercanos que sean suficientemente violentos como para poder producir estos rayos cósmicos. Aplicando métodos estadísticos concluimos que l as direcciones de llegada de los 27 rayos cósmicos de mayor energía no están distribuidas al azar”. La mayoría de estos eventos provienen de direcciones próximas a las posiciones de AGNs cercanos, como por ejemplo la galaxia Centaurus A.

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Galaxia activa Centaurus A
La galaxia activa Centaurus A. Se observan claramente los dos jets del núcleo central (VLA, 21cm) y el plano galáctico en el óptico (Hubble, 0,36 – 0,78 µm). Crédito: VLA, Hubble

Lamentablemente, llegan muy pocos rayos cósmicos de ultra alta energía a la Tierra: tan sólo cae uno por kilómetro cuadrado y por siglo, lo que exige un gran observatorio. Debido a su gran tamaño, el Observatorio Auger puede detectar aproximadamente 30 eventos de ultra alta energía por año. Los científicos del Observatorio Auger están desarrollando planes para un segundo observatorio en Colorado, Estados Unidos, para así cubrir todo el cielo y, al mismo tiempo, aumentar sustancialmente el número de eventos de alta energía registrados.

El Observatorio Pierre Auger está siendo construido por un equipo de más de 370 científicos e ingenieros de 17 países. En la Argentina participan científicos, ingenieros y técnicos de la Comisión Nacional de Energía Atómica, el CONICET, la Universidad Tecnológica Nacional, la Universidad Nacional de La Plata, la Universidad Nacional de Cuyo, la Universidad Nacional de Buenos Aires, el Instituto de Astronomía y Física del Espacio y el Centro de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones. Las instituciones responsables de la construcción del Observatorio Auger son la Comisión Nacional de Energía Atómica y el Gobierno de la Provincia de Mendoza. Los investigadores participantes han recibido apoyo de sus respectivas instituciones y del CONICET, la ANPCyT y la Fundación Antorchas. También la Municipalidad de Malargüe ha brindado su apoyo a la realización de este proyecto.

La construcción del Observatorio comenzó en 1999 y, si bien aún no ha finalizado, se están tomando datos en forma estable desde enero de 2004. Actualmente ya están instalados los 24 telescopios de fluorescencia y más de 1400 de los 1600 detectores de partículas. El Proyecto Auger ya se ha comprometido a ampliar las capacidades del Observatorio originalmente previstas, y nuevos desarrollos, con nuevas tecnologías, serán instalados en la planicie de Malargüe en los años venideros.

La colaboración es una verdadera alianza internacional en la que ningún país ha contribuido con más del 25% del costo total de construcción, que asciende a US$ 54 millones. Los nombres de los organismos de financiación que contribuyen al Observatorio Pierre Auger, así como los nombres de las instituciones participantes, se enumeran a continuación de este documento.

El observatorio recibe su nombre por el científico francés Pierre Auger (1899-1993), quien en 1938 fue el primero en observar las amplias cascadas de partículas producidas por la interacción de los rayos cósmicos de alta energía con la atmósfera terrestre.

Tapa de Science
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Proyección de los rayos cósmicos de alta energía detectados por el Observatorio Pierre Auger (círculos) que están relacionados con las posiciones de cuásars cercanos (cruces), una medida de la distribución local de la galaxia. Los planos galáctico y de la Vía Láctea están marcados. El fondo muestra una composición de la galaxia cercana M82 observada por Spitzer, Hubble y Chandra.
Kelly Krause/Science (figure: Auger Collaboration; photo: NASA/JPL-Caltech/STScI/Chandra X-ray Center/Univ. of Arizona/ESA/AURA/Johns Hopkins Univ.)
Información completa (desde mañana) en la página 938.

La información que se va a presentar en el sur provincial es tan valiosa que va a ser publicada el viernes por la prestigiosa revista Science, de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia, de alcance mundial.

Tal es así que hoy se conocerá el comunicado oficial y mañana la revista Science, que este año fue galardonada con el Premio Príncipe de Asturias de Comunicación y Humanidades, publicará el informe completo para todo el planeta.

Hasta entonces, la revista Science tiene embargada la información. “Ellos la publicarán el día viernes 9 de noviembre, y la tapa de la revista hablará sobre los avances en el Pierre Auger”, detalló la astrónoma y responsable del grupo de la Universidad Tecnológica Nacional (UTN) que forma parte del Observatorio

info:http://www.noticiasdelcosmos.com/2007/11/vinculan-los-rayos-csmicos-de-mayor.html.

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LA NACIÓN.COM

Hallazgo de la Colaboración Pierre Auger: ¿de dónde vienen los rayos cósmicos?

Develan uno de los misterios del cosmos

Este espectacular descubrimiento, que inaugura una nueva rama de la astronomía, merece hoy la tapa de la revista Science

Viernes 9 de noviembre de 2007 | Publicado en la Edición impresa


27 Rayos Cósmicos 3 MALARGUE.- Casi un siglo después de que el físico alemán Victor Hess -montado en un globo que volaba a 5000 metros de altura- detectara una “radiación penetrante” llegada desde el espacio, un equipo de 400 científicos de todo el mundo, en el que cumplieron un papel protagónico investigadores argentinos acaba de resolver el misterio acuciante que sumió a los físicos en una aventura sin fronteras, los llevó a la cima de montañas y a recónditos rincones del globo en su ansia por entender de dónde provienen esas partículas que llamaron “rayos cósmicos de altísimas energías”.

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La respuesta, según el trabajo firmado por la Colaboración Pierre Auger que hoy merece la tapa de Science , sin duda un honor infrecuente reservado a los hallazgos más originales y de mayor trascendencia, es que estos misteriosos rayos que parecen llegar al planeta de todas partes provienen en realidad de regiones convulsionadas que se encuentran en el centro de galaxias ubicadas en nuestro “vecindario” cósmico, a no más de 300 millones de años luz, donde gigantescos agujeros negros (zonas del universo de tal densidad que ni siquiera la luz puede escapar a su atracción) son capaces de acelerar partículas subatómicas a velocidades cercanas a la de la luz. Los astrofísicos llaman a estas regiones “núcleos activos de galaxias”.

“La ciencia es, en cierto modo, una apuesta -dice Alberto Etchegoyen, investigador principal de la Colaboración por la Argentina-. Apostamos a que podíamos identificar la fuente de los rayos cósmicos de altísimas energías y hoy, incluso antes de finalizar la instalación del observatorio, ya tenemos respuestas a algunas de nuestras preguntas y estamos abriendo una nueva ventana al universo, el camino para una astronomía de partículas cargadas.”

Agrega Ingo Allekotte, subgerente general del observatorio: “Hasta ahora estudiábamos la radiación electromagnética. La información venía en partículas de luz, visible, de microondas, ultravioleta… Por primera vez miramos una fuente que manda no sólo radiación electromagnética, sino también partículas con masa”.

El anuncio del hallazgo científico reunió ayer a la comunidad de Malargüe en el moderno centro de convenciones situado a metros del edificio central del observatorio, con el vicepresidente electo, Julio Cobos, y las “reinas” de la ciudad mendocina sentados en primera fila del auditorio.

Tras la presentación, todos se dieron el gusto de aclarar sus dudas sobre estos extraños fenómenos del universo durante un diálogo espontáneo con algunos de los principales investigadores del estudio. Caía la tarde en medio de una inesperada “nevada” de copos traslúcidos que liberaban los álamos blancos que flanquean la ruta y el terreno del observatorio.

Mensajeros subatómicos

Los rayos cósmicos son protones y núcleos atómicos que atraviesan el universo a casi la velocidad de la luz (¡un 99, 29 nueves por ciento!). Cuando chocan contra la atmósfera terrestre, desatan una cascada de partículas secundarias que puede desparramarse sobre una superficie de 40 kilómetros cuadrados o más. Es entonces cuando el Observatorio Pierre Auger, la instalación experimental más grande del mundo, puede “verlas” con su red de 1600 detectores distribuidos en 3000 kilómetros cuadrados (una superficie 15 veces más grande que la ciudad de Buenos Aires) y con 24 telescopios diseñados para registrar la fluorescencia que emiten. “Este instrumento híbrido disminuye nuestro rango de error prácticamente a cero”, dice Etchegoyen.

En algo más de tres años y medio, el observatorio detectó 27 rayos cósmicos de altísimas energías, los únicos que, según los científicos, pueden vincularse con una fuente certera de emisión, porque no son deflectados por los campos magnéticos a su paso. Pero lo más interesante es que la mayoría apunta hacia núcleos activos de galaxias cercanas, como Centaurus A, a 11 años luz de distancia de la Tierra.

“La mayoría de las galaxias tiene agujeros negros en su centro, pero sólo en algunas son supermasivos, es decir que tienen miles de millones de veces la masa del Sol -explica-. El agujero negro se «come» toda la materia a su alrededor. Entonces, como ocurre cuando uno saca el tapón de la bañera, se produce una rotación de partículas (el disco de acreción), que tienden a ir hacia el agujero negro, salvo algunas que quedan atrapadas por campos magnéticos perpendiculares al plano de la galaxia y son arrojadas en jets hacia afuera. Luego, al frenarse con el polvo galáctico, forman lóbulos calientes.”

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“Allí se producen ondas de choque, donde los rayos cósmicos son empujados constantemente -agrega Esteban Roulet, físico de partículas y coautor del trabajo-. Eso genera rayos cósmicos de distintas energías. Tenemos indicios de que los que detectamos aquí son partículas de pequeña carga, porque si fueran más pesadas se deflectarían más y la desviación que medimos es de tres grados. Cuando reunamos más registros, podremos saber exactamente de dónde vienen, qué campos magnéticos encuentran a su paso y cuál es la energía máxima a la que pueden acelerarse.”

Por Nora Bär
Enviada especial

http://www.noticiasdelcosmos.com/2007/11/vinculan-los-rayos-csmicos-de-mayor.html

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