Blog de Enunlugardelcosmos

Blog dedicado a la cosmología

En este blog encontrarás artículos y noticias relacionadas con el cosmos y con la ciencia.

La astronomía de rayos-X

Escrito por Enunlugarenelcosmos 22-04-2016 en ciencia. Comentarios (0)

La astronomía de rayos-X es una rama de la astronomía, que estudia la emisión de rayos-x de los objetos celestes. La radiación de rayos-x es absorbida por la atmósfera, así que los instrumentos para captar rayos-x deben estar a gran altitud, en el pasado se utilizaban en globos y cohetes sonda. En la actualidad la astronomía de rayos-x es parte de la investigación espacial y los observatorios de rayos-x se instalan en satélites.
La emisión de rayos-x se cree que procede de fuentes que contienen gas muy caliente a varios millones de Kelvin, en general en objetos cuyos átomos o electrones tienen una gran energía. El descubrimiento de la primera fuente de rayos-x procedente del espacio en 1962 se convirtió en una sorpresa. Esa fuente se llamada Scorpio X-1, en la constelación de Escorpio en dirección al centro de la Vía Láctea. Por este descubrimiento Riccardo Giacconi obtuvo el Premio Nobel de Física en 2002. Más tarde se descubrió que la emisión de rayos-x de este objeto es 10 000 veces mayor de lo captado en la emisión óptica. Esto es, el total de energía emitida por esta fuente de rayos-x es 100.000 veces mayor que la emitida por el Sol en todas las longitudes de onda. Se sabe que esas fuentes de rayos-x son remanentes estelares, como estrellas de neutrones o agujeros negros. La fuente de la energía está en la energía gravitacional, que procede del gas calentado por la caída en el campo gravitacional de esos objetos.
En la actualidad se conocen miles de fuentes de rayos-x. Es más, parece que el espacio entre las galaxias de los cúmulos galácticos está repleto de gas muy caliente, pero poco denso, a una temperatura de 100 millones de kelvin. La cantidad total de gas es de cinco a diez veces la masa total de las galaxias visibles.
Imagen: Corte del telescopio Wolter.

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La astronomía de rayos gamma

Escrito por Enunlugarenelcosmos 22-04-2016 en ciencia. Comentarios (0)

La astronomía de rayos gamma se define como el estudio astronómico del cosmos a través de los rayos gamma (fotones de energía superior a los rayos X). La atmósfera terrestre protege al planeta de la radiación gamma, por ello las primeras observaciones astronómicas de los fotones gamma tuvieron que realizarse mediante globos sonda y cohetes (para tiempos de observación muy cortos) antes de que se fabricaran los primeros satélites artificiales.
La radiación gamma es extremadamente potente, su detección requiere aparatos de grandes dimensiones, formados por una serie de gruesas placas metálicas. Su funcionamiento guarda ciertas similitudes con el del contador Geiger.
La astronomía de rayos gamma es a veces llamada la del universo "violento" debido a que las fuentes de rayos gamma son, por lo general, explosiones de supernova, colisiones a gran velocidad, chorros de partículas, agujeros negros, etc.
A finales de los 60 y principios de los 70, una serie de satélites militares que portaban a bordo detectores de rayos gamma provenientes de los estallidos de bombas nucleares, descubrieron ráfagas de rayos gamma procedentes del espacio exterior. Estas ráfagas tenían una muy breve duración, apareciendo súbitamente desde todas las direcciones para luego desvanecerse. Los estudios realizados a partir de los años 80 a través de varios satélites entre los que se incluyen la soviética Venera y la Pioneer, entre otros, no arrojaron nueva luz sobre el misterio de los rayos gamma. Actualmente la teoría más aceptada es que la mayoría de estas ráfagas proceden de estrellas tremendamente masivas que colapsan en potentes explosiones de supernova llamadas hipernovas, y que generan agujeros negros en vez de estrellas de neutrones, otras podrían ser emisiones originadas por la fusión entre dos estrellas de neutrones o una estrella de neutrones con un agujero negro.
En noviembre de 2010, el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, descubrió dos gigantescas burbujas de rayos gamma procedentes del centro de la Vía Láctea. Se sospecha que estas burbujas proceden de un agujero negro masivo, o evidencian el nacimiento de estrellas hace millones de años. Las mediciones establecen que estas burbujas gigantes de rayos gamma tienen un diámetro aproximado de 25.000 años luz.
En 1977 la NASA anunció sus planes para construir un gran observatorio de rayos gamma. El Observatorio de rayos gamma Compton (CGRO) fue diseñado en los años 80 y lanzado en el año 1991. El satélite portaba instrumental que implemetaba la resolución y temporalidad de las observaciones de rayos gamma efectuadas hasta ese momento.
BeppoSAX fue lanzado en 1996. Predominantemente estudiaba la emisión de rayos x, pero también se dedicó a la observación de ráfagas de rayos gamma. Aumentó la precisión de los cálculos en la posición y observación de las remanentes de rayos gamma en galaxias distantes.
En la actualidad los principales observatorios de rayos gamma operativos son el INTEGRAL (de International Gamma Ray Astrophysics Laboratory) y el Telescopio Fermi. INTEGRAL es una misión de la Agencia Espacial Europea con la colaboración adicional de Chequia, Polonia, EE. UU. y Rusia. Fue lanzado el 17 de octubre de 2002. La NASA, por su parte, lanzó el Telescopio Fermi el 11 de junio de 2008.
Algunos rayos gamma de muy alta energía se convierten en otro tipo de partículas al penetrar en la atmósfera, éstas emiten luz azul, violeta y ultravioleta por un proceso que se llama radiación Cherenkov. Los telescopios que ven estos destellos de luz se llaman telescopios de Cherenkov.
Imágenes. 1. Los rayos gamma no penetran en la atmósfera, por lo que deben ser estudiados desde un telescopio espacial. 2. Burbujas gigantes de rayos gamma en el corazón de la Vía Láctea

Foto de En un lugar del cosmos.

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GRB 080319B

Escrito por Enunlugarenelcosmos 21-04-2016 en ciencia. Comentarios (0)

GRB 080319B denomina a una enorme explosión de rayos gamma, también conocidas como GRB, detectada por el satélite Swift, a las 06:12 UTC, del día 19 de marzo de 2008. Esta explosión estableció un nuevo récord sobre el objeto más lejano que puede verse a simple vista, pues ésta alcanzó una magnitud aparente máxima de 5,8, manteniéndose durante unos 30 segundos, mientras que la magnitud más brillante anterior estaba en 9,0 durante 60 segundos. Además, esta explosión supera en 2,5 millones de veces a la más brillante supernova conocida hasta la fecha, que es SN 2005ap.
El objeto GRB mostró un corrimiento al rojo de 0,937, lo que significa que la explosión se produjo en un lugar situado a unos de 7.500 millones de años-luz, o lo que es lo mismo sucedió hace 7.500 millones de años, al ser éste el tiempo que la luz tomó para llegar hasta nosotros. Esto es aproximadamente la mitad del tiempo transcurrido desde el Big Bang.
Hasta antes de que ocurriese este brote de rayos gamma, la Galaxia del Triángulo, situada a una distancia de unos 2,9 millones de años luz, era el objeto más distante visible a simple vista.
Se ha propuesto la denominación de Evento Clarke para denominar a este objeto, pues se produjo tan sólo horas después de la muerte del autor de ciencia ficción Arthur C. Clarke.

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Brotes de rayos gamma (Frecuencias e impacto en la vida).

Escrito por Enunlugarenelcosmos 21-04-2016 en ciencia. Comentarios (0)

Brotes de rayos gamma (Frecuencias e impacto en la vida).
Los satélites que orbitan alrededor de la Tierra detectan actualmente una media de un brote de rayos gamma al día. Como los brotes de rayos gamma son visibles a distancias que abarcan la mayor parte del universo observable, un volumen que abarca muchos miles de millones de galaxias, esto sugiere que los brotes de rayos gamma son sucesos extremadamente raros en cada galaxia. La medición de una tasa determinada es complicada, pero para una galaxia de tamaño comparable a la Vía Láctea, la tasa estimada (de BRG largos) es de aproximadamente uno por cada 100.000 a 1.000.000 años. Sólo un pequeño porcentaje brillará hacia la Tierra. Las tasas estimadas de BRG cortos son todavía más inciertas debido a la fracción de haz desconocida, pero probablemente sean comparables. Se ha propuesto que un evento de este tipo es el responsable de la sobreabundancia de Carbono 14 detectada en anillos de árboles en 774 ó 775 después de Cristo, aunque investigaciones actuales certifican que esa anomalía fue producida por el estallido de una supernova cercana a la Tierra, según documenta una crónica anglosajona, en el año 774.
Si un brote de rayos gamma en la Vía Láctea estuviera lo suficientemente cerca de la Tierra y apuntando en su dirección, podría tener efectos significativos en la biosfera. La absorción de la radiación en la atmósfera causaría la fotólisis del nitrógeno, generando óxido de nitrógeno que actuaría como catalizador para destruir el ozono. Según un estudio de 2004, los BRG a una distancia de aproximadamente un kiloparsec podrían destruir hasta la mitad de la capa de ozono de la Tierra; la irradiación UVA directa de los brotes se combinaría con la radiación UVA solar adicional que atravesaría la capa disminuida, lo que podría tener potencialmente un impacto significativo en la cadena alimentaria y desatar una extinción en masa. Los autores de ese estudio estiman que un brote semejante puede esperarse cada mil millones de años, y su hipótesis es que las extinciones masivas del Ordovícico-Silúrico pudieron ser el resultado de uno de estos brotes.
Existen fuertes indicios que apuntan a que los brotes de rayos gamma largos tienen lugar preferente o exclusivamente en regiones con baja metalicidad. Como la Vía Láctea ha tenido una alta metalicidad desde antes de que se formara la Tierra, este efecto podría reducir o incluso eliminar la posibilidad de que un brote de rayos gamma largo tuviera lugar en la Vía Láctea en los últimos mil millones de años. No se conoce una dependencia de la metalicidad semejante para los brotes de rayos gamma cortos. Por lo tanto, según su tasa local y las propiedades del haz, la posibilidad de que un suceso cercano pudiera tener un gran impacto en la Tierra en algún momento de su vida geológica puede ser aún significativa.

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Brotes de rayos gamma (progenitores y mecanismo de emisión).

Escrito por Enunlugarenelcosmos 21-04-2016 en ciencia. Comentarios (0)

Brotes de rayos gamma (progenitores y mecanismo de emisión).
Debido a las inmensas distancias de la mayoría de fuentes de brotes de rayos gamma con respecto a la Tierra, la identificación de sus progenitores, los sistemas que producen estas explosiones, es realmente complicada. La asociación de algunos brotes de rayos gamma largos con supernovas y el hecho de que sus galaxias anfitrionas forman estrellas muy rápidamente ofrece pruebas muy poderosas de que los BRG se asocian con las estrellas masivas; emitiendo su energía en un chorro colimado.57 El mecanismo más ampliamente aceptado sobre el origen de los BRG de larga duración es el modelo del colapso,58 en el cual el núcleo de una estrella extremadamente masiva, de baja metalicidad y rotación rápida, se colapsa en un agujero negro en las etapas finales de su evolución. La materia cercana al núcleo de la estrella cae hacia el centro y gira hacia el interior de un disco de acrecimiento de alta densidad. La caída de esta materia hacia el agujero negro genera una pareja de chorros relativistas en la dirección del eje rotacional, que empujan con fuerza la capa superior de la estrella atravesando finalmente su superficie y siendo irradiados como rayos gamma. No obstante, algunos modelos alternativos sustituyen el agujero negro por una magnetar recién formada, aunque la mayoría de los otros aspectos del modelo (el colapso del núcleo de una estrella masiva y la formación de chorros relativistas) permanecen iguales.
Las estrellas galácticas más parecidas a las que producen los brotes de rayos gamma largos son seguramente las estrellas de Wolf-Rayet, estrellas masivas extremadamente calientes que han perdido casi todo su hidrógeno debido a la presión de radiación. Se han identificado como posibles progenitores de brotes de rayos gamma a Eta Carinae y WR 104. Todavía se desconoce si alguna estrella de la Vía Láctea tiene las características necesarias para producir un brote de rayos gamma.
El modelo del colapso de una estrella masiva probablemente no explica todos los tipos de brotes de rayos gamma. Existe una fuerte evidencia de que algunos brotes de rayos gamma de corta duración tienen lugar en sistemas que carecen de formación estelar y en los que no hay ninguna estrella masiva presente, tales como el halo galáctico y el espacio intergaláctico. La teoría más aceptada para el origen de la mayoría de brotes de rayos gamma cortos consiste en la fusión de un sistema binario de dos estrellas de neutrones. Según este modelo, las dos estrellas del sistema binario girarían lentamente la una hacia la otra debido a la liberación de energía en forma de ondas gravitacionales, hasta que las estrellas de neutrones súbitamente se hagan pedazos entre ellas por las fuerzas de marea y se produzca el colapso en un agujero negro. La caída de la materia en el agujero negro en forma de disco de acrecimiento produciría una explosión, similar a la del modelo del colapso. Muchos otros modelos se han propuesto también para explicar los brotes de rayos gamma cortos, incluyendo la fusión de una estrella de neutrones y un agujero negro, el colapso inducido de una estrella de neutrones o la evaporación de agujeros negros primordiales.
-Mecanismos de emisión.
Aún se conoce muy poco sobre la manera en que los brotes de rayos gamma transforman la energía en radiación, y hasta el 2007 seguía sin adoptarse un modelo general aceptado sobre cómo tiene lugar este proceso. Cualquier modelo de emisión de BRG debe explicar el proceso físico para generar emisiones de rayos gamma que se correspondan con las diversas curvas lumínicas, espectro y otras características observadas. La necesidad de explicar una eficiencia energética tan extrema, como se infiere de algunas explosiones, sigue siendo el gran desafío a batir: algunos brotes de rayos gamma pueden convertir hasta la mitad (o más) de la energía de la explosión en rayos gamma. Las observaciones recientes de la brillante contrapartida óptica de GRB 080319B, cuya curva lumínica se ha correlacionado con la curva lumínica de los rayos gamma, sugieren que el efecto Compton inverso puede ser el proceso dominante en algunos eventos. En este modelo, los fotones de baja energía preexistentes se dispersan debido a los electrones relativistas que se encuentran dentro de la explosión, incrementando su energía de forma considerable y transformándolos en rayos gamma.
Se conoce mejor la naturaleza de la postluminiscencia observada a mayores longitudes de onda (desde los rayos X a la radio) que sigue a los brotes de rayos gamma. Toda la energía liberada por la explosión que no se irradia con el propio brote, toma la forma de materia o energía que se expande a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando esta materia choca con el gas interestelar, crea una onda de choque relativista que se propaga en el espacio interestelar. Una segunda onda de choque, la onda reflejada, puede propagarse de regreso hacia la materia eyectada. Los electrones extremadamente energéticos dentro de la onda de choque son acelerados por poderosos campos magnéticos locales y radiados como emisión sincrotrón a lo largo de la mayoría del espectro electromagnético. Este modelo en general ha tenido éxito a la hora de modelar la conducta de muchas postluminiscencias observadas en momentos tardíos (en general, de horas a días después de la explosión), aunque existen dificultades para explicar todas las características de las postluminiscencias poco tiempo después de que tenga lugar el brote de rayos gamma.

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