sábado, 21 de diciembre de 2019

¿ HAY UNA RELACIÓN ENTRE LOS RAYOS GAMMA DE UN PULSAR Y LA ANTIMATERIA ?


Este  modelo  del  halo   de  rayos  gamma  de  Geminga   muestra  cómo  cambia   la  emisión  a  diferentes  energías  ,   como  resultado  de  dos  efectos  ,  el  primero  es  el  movimiento  rápido  del  pulsar  a  traves  del  espacio  durante  la  década   que  el  telescopio de  gran  área  de  Fermi    lo  ha  observado  ,   en  segundo  lugar  ,   las  partículas  de  baja  energía   viajan  mucho  mas  lejos  del  pulsar   antes  de  interactuar   con  la  luz  de  las  estrellas   y  elevarlas  a  energías  de  rayos  gamma  ,  es  por  eso  que  la  emisión   de  rayos  gamma  cubre   un  área  mas  grande   a  energías  mas  bajas  .  Crédito  :  Mattia  Di  Mauro  //  Centro  de  Vuelo  Espacial  Goddard  .       
Geminga  es  el  nombre  de  un  pulsar  ubicado  en  la  Constelación  de  Géminis  ,   a  unos  815  años  luz  de  la  Tierra  ,  aunque  su  identificación  oficial  es   PSR  J0633+17   ,  es  una  estrella  de  neutrones   ,   fue  descubierta  en  el  año 1972  ,   como  una  fuente  intensa  de  rayos  gamma   ,  y  tiene  la  particularidad  ,  de  que  es  el  único  pulsar  que  no  emite  ondas  de  radio   .
Eso  nos  dice  que  el  pulsar  es  invisible  en  ondas  de  radio  ,  y  se  piensa  que  se  deba  los  rayos  de  ondas  de  radio  no  barre  la  zona   donde  está  la  Tierra  ,  y  se  sospecha  que  Geminga  -  que  es  un  resto  de  supernova  y  que  sucedió  hace  unos  300.000  años  -  tenga  que  ver  del  área  de  baja  densidad  en  el  medio  interestelar  que  hay  o  existe  en  las  cercanías  de  nuestro  sistema  solar  ,  al  que  llamamos  la  Burbuja  Local   .
Pero  la  relación  de  Geminga  tiene  que  ver  con  la  antimateria  ,   y  el  telescopio  de  rayos  gama  Fermi  ha  descubierto   una  tenue  pero  extenso  resplandor   de  luz  de  alta  energía   ,   pero  precisamente  alrededor  del  pulsar   y  si  es  visible  para  los  ojos  del  homo  sapiens   lo  veríamos  unas  40  veces  mas  grande  que  la  Luna  llena  ,    pero  para  los  astrónomos  está  la  esperanza    de  que  pueda  dar  la  solución  o  la  respuesta   a  un  misterio  de  larga  data   ,  como  es  la  cantidad  de  antimateria   en  nuestro  vecindario  interestelar   .
El  astrofisico  del  Goddard   Space  de  la  NASA  ,  Mattia  Di  Mauro  ,  describió  con  respecto  a  este  tema  cósmico  ,   "   nuestro  análisis  sugiere   que  este  mismo  pulsar   podría  ser  responsable   de  un  acertijo   de  una  década   sobre  por  qué   un  tipo  de  partícula   cósmica  es  inusualmente   abundante  cerca  de  la  Tierra  ,   estos  son  positrones  ,   la  versión  antimateria   de  los  electrones  ,  que  proviene  de  algún  lugar   mas  alla  del  sistema  solar   "  .
Recordemos  que  una  estrella  de  neutrones   es  el  núcleo  aplastado   de  lo  que  queda  cuando  una  estrella   que  era  mucho  masa  masiva  que  nuestro  Sol  se  queda  sin  combustible  ,   y  entonces  colapsa  bajo  su  peso  ,   y  que  después  explota  en  supernova   ,   y  entonces  vemos  algunas  estrellas  de  neutrones   como  pulsares  ,    y  emiten  haces  de  luz  que  barre  toda   nuestra  linea  de  visión   .
Unas  de  las  mas  famosa  se  llama  Geminga   ,  descubierto  en  el  año  1972  ,  por  el  SAS  de  la  NASA  ,  y  viene  a  ser  unos  de  los  pulsares  mas  brillantes  en  rayos  gamma  ,  y  se  ubica  a  una  distancia  de  815  años  luz  de  la  Tierra  ,  como  es  obvio  ,  su  magnitud  es  de  25  ,  y  se  lo  ubica  en  Ascensión  Recta  06h  33m  54s    y  Declinación   +17°  46´   12´´  ,  su  masa  es  de  1,4  soles   ,    esa  señal  de  Geminga  se  repite  cada  0,237  segundos  ,  o  sea  que  en  cada  segundo  este  pulsar  completa  una  4,22  vueltas  . 
  Y finalmente  en  el  año  1991   la   mision  ROSAT   observó  que  los  rayos  x  que  parpadeaban  desde  Geminga  ,   y  que  giraba  4,22  vueltas  por  segundos  ,   y  un  pulsar    en  forma  natural  se  rodea  de  electrones  y  positrones  ,   y  se  debe  al  intenso  campo  magnético   de  una  estrella  de  neutrones  ,  que  extrae   las  partículas  de  la  superficie   del  pulsar   y  las  acelera  casi  a  la  velocidad  de  la  luz  ,   y  entre  las  partículas  mas  rápidas  conocidas   como  rayos  cósmicos  ,  se  encuentran   los  electrones  y  los  positrones   .

Las  partículas  que  viajan   cerca  de  la  velocidad  de  la  luz  pueden  interactuar   con  la  luz  de  las  estrellas  ,   y  aumentarlas  a  energías  de  rayos  gamma  ,   y  precisamente  esta  animación  muestra  el  proceso  ,   que  se  llama   dispersión  inversa  de  Compton   ,   cuando  la  luz  que  va  desde  microondas  a  longitudes  de  onda  ultravioleta   colisiona  con  una  partícula   que  se  mueve  rápidamente    ,   la  interacción  la  convierte   en  rayos  gamma   ,  que  es  la  forma  de  luz  mas  energética  .  Crédito  :   Centro  de  Vuelo  Espacial  Goddard  .
Ahora  bien  ,   debido  a  que  las  partículas   de  rayos  cósmicos   llevan  una  carga  eléctrica  ,   sus  caminos  se  revuelven   cuando  encuentran   campos  magnéticos  en  sus  viajes  a  la  Tierra   ,  y  por  eso  los  astrónomos   no  pueden  rastrearlos  directamente  a  sus  fuentes  ,    con  los  años  , se  han  hechos  mediciones   de  rayos  cósmicos   por  el  telescopio  Fermi  ,   y  se  han  vistos  mas  positrones   a  altas  energías   de  lo  que  se  esperaba  por  parte  de  los  astrónomos  ,    y  precisamente  ,  Geminga  era  uno  de  los  mas  sospechosos    .
El  Observatorio  de  rayos  gamma  Cherenkov   de  agua  a  gran  altitud   -  HAWC   -  cerca  de  Puebla  -  México  -  han  podido  confirmar  detecciones  anteriores   en  tierra  de  un  pequeño  halo   de  rayos  gamma  alrededor  de  Geminga  ,   y  observaron   que  esta  estructura    a  energías  de   5  a  40   billones   de  voltios   de  electrones    :  luz  con  billones   de  veces  mas  energía   de  la  que  nuestros  ojos  pueden  ver  ,   y  los  astrónomos  tienen  la  teoría   de  que  esta  emisión  surge    cuando  los  electrones  acelerados   y  los  positrones  chocan  con  la  luz  estelar  cercana   .
Y  la  colisión  aumenta   la  luz  a  energías   mucho  mas  altas  ,   y  basándose  en  el  tamaño  del  halo  ,    los  astrónomos  concluyeron   que  los  positrones  Geminga   en  estas  energías   rara  vez  llegan  a  la  Tierra  ,   y  si  esto  es  cierto  ,   significaria  que  el  exceso   de  positrones  observados   debe  de  tener  una  explicación    mucho  mas  rara   ,   pero  el  interés   en  un  origen  del  pulsar   ha  continuado  ,    y  Geminga  estaba  al  frente  ,   así  que  Mattia  Di  Mauro   dirigió  un  análisis   de  una  década    de  datos  de  rayos  gamma   de  Geminga  adquiridos  por   el  Telescopio   de  área  grande  -  LAT  -  de  Fermi  ,   que  observa  la  luz    de  menor  energía  de  HAWC   .



En  ambas  imagenes  se  observa  la  posición  actual  del  pulsar  llamado  Geminga  en  la  Constelación  de  Géminis  ,  en  la  segunda  imagen  se  ubica  marcado  por  un  circulo  .
Pero  para  Mattia Di Mauro   y  su  equipo  no  fue  trabajo  fácil  ,  tuvieron   que  restar  todas  las  demás   fuentes  de  rayos  gamma  ,   incluida  la  luz  difusa    producida  por    colisiones  de  rayos  cósmicos   con  nubes  de  gas  interestelar   ,   para  este  análisis  se  ha  explorado  datos    utilizando  10  modelos    diferentes  de  emisión  interestelar   ,   y  se  ha  podido  observar  cuando  se  eliminaron  estas  fuentes  de  datos  ,  es  que   se  observó  un  resplandor  oblongo   que  abarcaba    unos  20  grados  en  el  cielo  ,   a  una  energía  de  10.000   millones  de  electrovoltios  ,     GeV .
Y  las  partículas   de  baja  energía  viajan  mucho  mas  lejos   del  pulsar  antes   de  que  se  encuentren   con  la  luz  de  las  estrellas  ,   transfieren   parte  de  su  energía   a  ella  y  aumenta   la  luz  a  rayos  gamma   ,    y  es  por  esta  razón  que   la  emisión  de rayos  gamma   cubre  un área  mas  grande   con  energías  mas  bajas  ,   y  ademas  el  halo   de  Geminga   se  alarga  en  parte  debido   al  movimiento  del  pulsar   a  traves  del  espacio   ,   ahora  bien  ,   extrapolando  esto  a  la  emisión  acumulativa     de  todos  los  pulsares   en  nuestra  galaxia  ,    esto  nos  dice   que  los  pulsares  siguen   siendo   la  mejor  explicación   para  el  exceso  de  positrones  ,   y  esta  forma  de  hacer  astronomía  ,  de  hacer  ciencia  ,  se  le  llama    multimessenger  ,  es  una  forma  de  decir  que  se  investiga  el  universo   utilizando  múltiples  señales  ,   como  los  rayos  cósmicos  por  ejemplo  ,    ademas  de  la  luz   .                               


      https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.100.123015

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