El telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA ha descubierto un tenue pero extenso resplandor de luz de alta energía alrededor de un púlsar cercano. Si es visible para el ojo humano, este "halo" de rayos gamma parecería 40 veces más grande en el cielo queLuna llena. Esta estructura puede proporcionar la solución a un misterio de larga data sobre la cantidad de antimateria en nuestro vecindario.
"Nuestro análisis sugiere que este mismo púlsar podría ser responsable de un acertijo de una década sobre por qué un tipo de partícula cósmica es inusualmente abundante cerca de la Tierra", dijo Mattia Di Mauro, astrofísico de la Universidad Católica de América en Washington y de la NASA.Centro de vuelo espacial Goddard en Greenbelt, Maryland: "Estos son positrones, la versión antimateria de los electrones, que proviene de algún lugar más allá del sistema solar".
Un artículo que detalla los hallazgos fue publicado en la revista Revisión física D el 17 de diciembre
Una estrella de neutrones es el núcleo aplastado que queda cuando una estrella mucho más masiva que el Sol se queda sin combustible, colapsa por su propio peso y explota como una supernova. Vemos algunas estrellas de neutrones como púlsares, objetos que giran rápidamente emitiendo rayos deluz que, al igual que un faro, se extiende regularmente por nuestra línea de visión.
Geminga pronunciado geh-MING-ga, descubierto en 1972 por el Small Astronomy Satellite 2 de la NASA, se encuentra entre los púlsares más brillantes en rayos gamma. Se encuentra a unos 800 años luz de distancia en la constelación de Géminis. El nombre de Geminga es a la vez unjuega con la frase "fuente de rayos gamma Géminis" y la expresión "no está allí", refiriéndose a la incapacidad de los astrónomos para encontrar el objeto en otras energías, en el dialecto de Milán, Italia.
Geminga fue finalmente identificada en marzo de 1991, cuando los rayos X parpadeantes recogidos por la misión ROSAT de Alemania revelaron que la fuente era un púlsar que giraba 4.2 veces por segundo.
Un púlsar se rodea naturalmente con una nube de electrones y positrones. Esto se debe a que el intenso campo magnético de la estrella de neutrones extrae las partículas de la superficie del púlsar y las acelera casi a la velocidad de la luz.
Los electrones y los positrones se encuentran entre las partículas rápidas conocidas como rayos cósmicos, que se originan más allá del sistema solar. Debido a que las partículas de rayos cósmicos llevan una carga eléctrica, sus caminos se revuelven cuando encuentran campos magnéticos en su viaje a la Tierra. Esto significa que los astrónomos no puedenrastree directamente a sus fuentes.
Durante la última década, las mediciones de rayos cósmicos realizadas por Fermi, el Espectrómetro Magnético Alfa de la NASA AMS-02 a bordo de la Estación Espacial Internacional, y otros experimentos espaciales cerca de la Tierra han visto más positrones a altas energías de lo que los científicos esperaban. Pulsadores cercanos como Geminga fueronprincipales sospechosos
Luego, en 2017, los científicos del Observatorio de rayos gamma Cherenkov de agua a gran altitud HAWC cerca de Puebla, México, confirmaron detecciones anteriores en tierra de un pequeño halo de rayos gamma alrededor de Geminga. Observaron esta estructura a energías deDe 5 a 40 billones de voltios de electrones: luz con billones de veces más energía de la que nuestros ojos pueden ver.
Los científicos creen que esta emisión surge cuando los electrones acelerados y los positrones colisionan con la luz estelar cercana. La colisión aumenta la luz a energías mucho más altas. Basado en el tamaño del halo, el equipo HAWC concluyó que los positrones Geminga en estas energías rara vez llegan a la TierraSi es cierto, significaría que el exceso de positrones observado debe tener una explicación más exótica.
Pero el interés en un origen de púlsar continuó, y Geminga estuvo al frente y al centro. Di Mauro dirigió un análisis de una década de datos de rayos gamma Geminga adquiridos por el Telescopio de Área Grande LAT de Fermi, que observa una luz de menor energía que HAWC.
"Para estudiar el halo, tuvimos que restar todas las demás fuentes de rayos gamma, incluida la luz difusa producida por colisiones de rayos cósmicos con nubes de gas interestelar", dijo la coautora Silvia Manconi, investigadora postdoctoral en la Universidad RWTH Aachen en Alemania"Exploramos los datos utilizando 10 modelos diferentes de emisión interestelar".
Lo que quedó cuando se eliminaron estas fuentes fue un gran resplandor oblongo que abarca unos 20 grados en el cielo a una energía de 10 mil millones de electronvoltios GeV. Eso es similar al tamaño del famoso patrón de estrella Big Dipper, y elel halo es aún más grande con energías más bajas.
"Las partículas de baja energía viajan mucho más lejos del púlsar antes de toparse con la luz de las estrellas, transfieren parte de su energía a ella y aumentan la luz a los rayos gamma. Es por eso que la emisión de rayos gamma cubre un área más grande con energías más bajas", explicó la coautora Fiorenza Donato en el Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear y la Universidad de Turín." Además, el halo de Geminga se alargó en parte debido al movimiento del púlsar a través del espacio ".
El equipo determinó que los datos de Fermi LAT eran compatibles con las observaciones anteriores de HAWC. Solo Geminga podría ser responsable de hasta el 20% de los positrones de alta energía vistos por el experimento AMS-02. Extrapolando esto a la emisión acumulativa deTodos los púlsares en nuestra galaxia, los científicos dicen que está claro que los púlsares siguen siendo la mejor explicación para el exceso de positrones.
"Nuestro trabajo demuestra la importancia de estudiar fuentes individuales para predecir cómo contribuyen a los rayos cósmicos", dijo Di Mauro. "Este es un aspecto del nuevo y emocionante campo llamado astronomía multimessenger, donde estudiamos el universo usando múltiples señales, comorayos cósmicos, además de la luz "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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