(14/09/09 - Agencia CyTA-Instituto Leloir / Área de Divulgación GIyANN-CNEA. Por Laura García) – Fuentes lejanas emiten rayos cósmicos de altísima energía que viajan incansablemente a través del universo hasta chocar con el planeta Tierra. Desde hace casi un siglo, cuando ese fenómeno fue descubierto, los científicos intentan descubrir los detalles de su naturaleza, como su composición y la dirección de arribo que podría delatar su origen.
Entre los profesionales que se desvelan por conocer más sobre ese tipo de rayos cósmicos está Silvia Mollerach, investigadora independiente del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) en el Centro Atómico Bariloche, de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA).
Mollerach, quien es también docente en el Instituto Balseiro en la ciudad de San Carlos de Bariloche, participó de la “Conferencia Internacional de Rayos Cósmicos”, realizada en julio en Polonia. Allí se presentaron las últimas investigaciones realizadas en el mundo sobre este campo, incluyendo las observaciones realizadas en el observatorio internacional “Pierre Auger” ubicado en la ciudad mendocina de Malargüe.
Los rayos cósmicos de altísima energía son partículas que al ingresar a la atmósfera terrestre provocan una cascada de partículas secundarias, integrada principalmente por electrones, fotones y muones (que son similares a los electrones pero 200 veces más pesados). Este fenómeno es observado desde la superficie terrestre utilizando diferentes observatorios, como el Auger. Un dato curioso es que se calcula que la frecuencia de arribo de ese tipo de rayos es de uno por kilómetro cuadrado por año.
“Participé en la elaboración de varios trabajos presentados en Polonia en los que se estudia la distribución de las direcciones de llegada de los rayos cósmicos de mayor energía. En un par de ellos se presentó una actualización de los resultados reportados por el observatorio Auger en 2007”, cuenta Mollerach, quien es física egresada de la Universidad de Buenos Aires.
Origen extragaláctico
{adr}A partir de las observaciones realizadas en el observatorio Auger, que está integrado por 1600 detectores de superficie y 24 telescopios de fluorescencia, en 2007 se reportó en la revista Science que los rayos cósmicos de altísima energía provendrían de modo preferente de direcciones cercanas a la ubicación de galaxias con núcleo activo próximas a la Vía Láctea, a menos de 300 millones de años luz (un “año luz” es la distancia que recorre la luz en un año) de nuestra galaxia.
“Esos resultados de 2007 mostraron por primera vez que los rayos cósmicos están correlacionados con la distribución de materia cercana, si bien no son suficientes para identificar en qué tipo de objetos celestes se originan ya que diversos tipos de objetos como las galaxias activas, otros tipos de galaxias o estrellas que terminan su vida con una explosión tienen una distribución espacial similar”, señala la especialista en cosmología.
Los nuevos datos provistos por el observatorio Auger hasta 2009 mostraron un 40 por ciento de correlación entre la dirección de arribo de los rayos cósmicos de altísima energía y el catálogo original de galaxias activas utilizado (un mapa del cielo donde se observa la ubicación de estas galaxias). La correlación medida en las observaciones previas era de alrededor del 60 por ciento. Algo que abre las puertas para nuevos interrogantes sobre la ubicación de las fuentes de esos rayos.
En relación con ese tema, en la conferencia se presentó otro trabajo reciente del centro Auger donde se muestra que las direcciones de llegada de los rayos cósmicos son compatibles con la distribución de distintos tipos de objetos extragalácticos cercanos. Por eso, el gran desafío para los científicos es obtener un mayor número de observaciones y mediante análisis detallados poder discernir, con mayor precisión, cuáles son sus fuentes.
Livianos o pesados
Mollerach, que se especializó con un doctorado en astrofísica en Trieste, Italia y posdoctorados en los Estados Unidos, Suiza y España, contó que en la conferencia realizada en Polonia uno de los temas de mayor interés fue el interrogante sobre la determinación de la composición de los rayos cósmicos de mayor energía. En especial, si son núcleos pesados como el de hierro (de 26 protones) o livianos como el de hidrógeno (su núcleo tiene un protón).
“Debido a que la lluvia de partículas originada por un núcleo de hierro se desarrolla más rápidamente en su recorrido a través de la atmósfera que la de un protón de la misma energía, ésta alcanza el máximo de su desarrollo a una altura mayor”, explica la investigadora. Y agrega que la determinación de la distancia donde las lluvias alcanzan el máximo desarrollo permite inferir cual es la composición.
Los resultados presentados por el grupo de científicos del observatorio Pierre Auger indican una transición de liviano a pesado a medida que aumenta la energía. “Estos resultados se oponen a los del observatorio HiRes que funciónó hasta hace un par de años en Utah y que midió una composición siempre liviana. Es también muy interesante para la física de partículas, ya que la altura a la que la lluvia alcanza el máximo desarrollo depende también de la magnitud de las interacciones del protón en la atmósfera, que sólo se ha medido a energías más bajas en el laboratorio”, destaca Mollerach.
La física, que vive en Bariloche desde 2001, cuenta asimismo que en la actualidad está trabajando en la identificación de rayos cósmicos de distinta energía que vienen de la misma fuente. “Este tipo de rayos sufre distintas desviaciones en los campos magnéticos galáctico y extragaláctico de modo que llegan a la Tierra de distintas direcciones, que debieran aparecer en el cielo alineadas y ordenadas de acuerdo a la energía”, explica.
El desafío en ese campo es lograr la identificación de una señal de ese tipo para poder ubicar la dirección de una fuente individual y de ese modo aprender sobre los campos magnéticos que atravesaron las partículas durante su viaje, según cuenta Mollerach.
Y concluye que el estudio de las partículas cargadas emitidas por un objeto celeste abre un nuevo campo en la astronomía. Hasta ahora, sólo comprendía el estudio de la radiación electromagnética emitida en las diferentes frecuencias desde radio hasta los rayos gamma, pasando por la radiación infrarroja, visible, ultravioleta y los rayos X. Todo un nuevo universo para estudiar.
Fuente: gentileza de Área de Divulgación GIyANN-CNEAAGENCIA DE NOTICIAS CIENTÍFICAS Y TECNOLÓGICAS ARGENTINA (Agencia CyTA-Instituto Leloir)
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