Fermi estudia los rayos cósmicos

19 de febrero de 2010

Nuevas imágenes del telescopio espacial de rayos gamma Fermi, están ayudando a los astrónomos a dar un paso más en el camino de descubrir las fuentes de partículas energéticas del Universo, es decir, descubrir el origen de los rayos cósmicos.
Estas emisiones de rayos gamma espaciales, viajan a velocidades cercanas a la de la luz y son desviadas en su viaje por lo campos magnéticos con los que se encuentran, lo que dificulta interpretar su origen.
La compresión del origen de los rayos cósmicos es una de las misiones de Fermi. Se sabe que cuando interactúan con el gas interestelar y chocan con él producen fuertes emisiones de rayos gamma. El telescopio espacial está estudiando ahora el remanente de una supernova, uno de los fenómenos que son los mejores candidatos para la producción de este tipo de emisiones. Los datos obtenidos por Fermi muestran regiones que emiten una radiación mil millones de veces más energética que la luz visible, que cuenta con una energía de entre dos y tres electrón-voltios.
"Fermi nos permite comparar las emisiones de los restos de diferentes edades y en diferentes ambientes", dice Stefan Funkof, del Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas y Cosmología (KIPAC), conjuntamente situado en el SLAC National Accelerator Laboratory y la Universidad de Stanford, fue quien presentó los resultados en la reunión del American Physical Society en Washington, DC.
En la siguiente imagen se puede ver una emisión de rayos gamma en magenta perteneciente al remanente de la supernova W44. Sus características se pueden apreciar perfectamente al combinarlas con otras longitudes de onda como los rayos X en azul, y los infrarrojos, en rojo, obtenidas las imágenes en esta banda del espectro por el Spitzer.


El Telescopio de Gran Área (LAT) asigna mil millones de electrón-voltio (GeV) a los rayos gamma de los remanentes de supernovas que nunca antes habían sido resueltos en estas energías. Cada uno de los restos estudiados, W51C, W44 y IC 443, constituyen el depósito de desechos en expansión de una estrella masiva que estalló hace entre 4.000 y 30.000 años atrás. LAT también confirmó la existencia de rayos gamma que emanan del remanente de la joven Cassiopeia A (Cas A).
Los datos de Fermi apuntan a que los remanentes más antiguos son muy brillantes en rayos gamma, pero relativamente débiles en altas energías, mientras que los restos más jóvenes muestran un comportamiento diferente.
En la siguiente imagen se puede apreciar el remanente de la supernova Cas A. Los datos en magenta pertenecen a los rayos gamma detectados por Fermi. Los rayos X, en azul y verde, se deben al Chandra, la luz visible de color amarillo ha sido capturada por el Hubble. Además del color rojo de los infrarrojos del Spitzer, completamos la imagen con el color naranja de las ondas de radio fotografiadas por el VLT.


Los restos de supernovas jóvenes parecen poseer campos magnéticos más fuertes y rayos cósmicos de más alta energía, lo que sugiere que estos campos más fuertes son capaces de mantener las partículas de mayor energía el tiempo suficiente tras la onda de choque para ser observadas.
En los nuevos datos de Fermi, los rayos gamma de alta energía proceden de lugares donde se sabe que los restos están interactuando con las nubes de gas densas más frías.
"Creemos que los protones acelerados del remanente chocan con los átomos del gas, provocando la emisión de rayos gamma", dice Stefan Funkof. Una explicación alternativa es que el rápido movimiento de electrones emite rayos gamma a medida que pasan volando a través de los núcleos de los átomos libres de gas. "Por ahora, no podemos distinguir entre estas posibilidades, pero esperamos que las observaciones adicionales con Fermi nos ayudarán a hacerlo."
De cualquier manera, estas observaciones validan la idea de que los remanentes de supernovas actúan como aceleradores de partículas cósmicas.

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