En un artículo publicado hoy en la revista ciencia , la Colaboración Pierre Auger ha respondido definitivamente a la pregunta de si las partículas cósmicas de fuera de la Vía Láctea. El artículo señala que estudiar la distribución de las direcciones de llegada de los rayos cósmicos es el primer paso para determinar dónde se originan las partículas extragalácticas.
Los científicos colaboradores pudieron hacer sus grabaciones utilizando el observatorio de rayos cósmicos más grande jamás construido, el Observatorio Pierre Auger en Argentina. Incluidos en esta colaboración están David Nitz y Brian Fick, profesores de física en la Universidad Tecnológica de Michigan.
"Ahora estamos mucho más cerca de resolver el misterio de dónde y cómo se crean estas partículas extraordinarias, una cuestión de gran interés para los astrofísicos", dice Karl-Heinz Kampert, profesor de la Universidad de Wuppertal en Alemania y portavoz delAuger Collaboration, que involucra a más de 400 científicos de 18 países.
Los rayos cósmicos son los núcleos de elementos desde el hidrógeno hasta el hierro. Estudiarlos les da a los científicos una forma de estudiar la materia desde fuera de nuestro sistema solar, y ahora, fuera de nuestra galaxia. Los rayos cósmicos nos ayudan a comprender la composición de las galaxias y los procesos queocurren para acelerar los núcleos a casi la velocidad de la luz. Al estudiar los rayos cósmicos, los científicos pueden llegar a comprender qué mecanismos crean los núcleos.
El astrónomo Carl Sagan dijo una vez: "El nitrógeno en nuestro ADN, el calcio en nuestros dientes, el hierro en nuestra sangre, el carbono en nuestros pasteles de manzana se hicieron en el interior de estrellas colapsadas. Estamos hechos de estrellas".
En pocas palabras, comprender los rayos cósmicos y dónde se originan puede ayudarnos a responder preguntas fundamentales sobre los orígenes del universo, nuestra galaxia y nosotros mismos.
Increíblemente enérgico y muy lejano
Es extremadamente raro que los rayos cósmicos con energía superior a dos julios lleguen a la Tierra; la tasa de su llegada a la parte superior de la atmósfera es de solo uno por kilómetro cuadrado por año, el equivalente a un rayo cósmico que golpea un área del tamañode un campo de fútbol aproximadamente una vez por siglo.
Un joule es una medida de energía; un joule es equivalente a una 3.600 de un vatio-hora. Cuando una sola partícula de rayos cósmicos golpea la atmósfera de la Tierra, esa energía se deposita en unas pocas millonésimas de segundo.
Tales partículas raras son detectables porque crean lluvias de electrones, fotones y muones a través de interacciones sucesivas con los núcleos en la atmósfera. Estas lluvias se extienden, barriendo la atmósfera a la velocidad de la luz en una estructura similar a un disco, como unplato gigante, de varios kilómetros de diámetro. Contienen más de 10 mil millones de partículas.
En el Observatorio Pierre Auger, los rayos cósmicos se detectan midiendo la luz de Cherenkov: radiación electromagnética emitida por partículas cargadas que pasan a través de un medio, como el agua, a una velocidad de luz mayor que la fase en ese medio. El equipo mide laLa luz de Cherenkov se produce en un detector, que es una gran estructura de plástico que contiene 12 toneladas de agua. Recogen una señal en unos pocos detectores dentro de una serie de 1.600 detectores.
Los detectores se extienden en 3.000 kilómetros cuadrados cerca de la ciudad de Malargüe, en el oeste de Argentina, un área comparable en tamaño a Rhode Island. Los tiempos de llegada de las partículas a los detectores, medidos con receptores GPS, se utilizan para determinar la direcciónde donde las partículas vinieron dentro de aproximadamente un grado.
Al estudiar la distribución de las direcciones de llegada de más de 30,000 partículas cósmicas, la Colaboración Auger ha descubierto una anisotropía, que es la diferencia en la tasa de llegadas de rayos cósmicos dependiendo de la dirección en la que mire. Esto significa que los rayos cósmicos novienen de manera uniforme desde todas las direcciones; hay una dirección desde la cual la tasa es más alta.
La anisotropía es significativa a 5.2 desviaciones estándar una probabilidad de aproximadamente dos de cada diez millones en una dirección donde la distribución de galaxias es relativamente alta. Aunque este descubrimiento indica claramente un origen extragaláctico para las partículas, las fuentes específicas del cósmicolos rayos aún se desconocen.
La dirección apunta a un área amplia del cielo en lugar de a fuentes específicas porque incluso esas partículas energéticas se desvían unas pocas decenas de grados en el campo magnético de nuestra galaxia.
Se han observado rayos cósmicos con energía aún mayor que los utilizados en el estudio Pierre Auger Collaboration, algunos incluso con la energía cinética de una pelota de tenis bien golpeada. Como se espera que las desviaciones de tales partículas sean menores debido a su mayor energía, las direcciones de llegada deberían apuntar más cerca de sus lugares de nacimiento. Tales rayos cósmicos son aún más raros y se están realizando más estudios para determinar qué objetos extragalácticos son las fuentes.
El conocimiento de la naturaleza de las partículas ayudará a esta identificación, y el trabajo continuo sobre este problema está dirigido a la actualización del Observatorio Auger que se completará en 2018.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Michigan . Original escrito por Kelley Christensen. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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