Afortunadamente para la vida en la Tierra, la atmósfera del planeta bloquea la mayor parte de la peligrosa radiación gamma. Pero porque
Este hallazgo se llamó burbujas de Fermi.Aunque la naturaleza de este fenómeno sigue siendo un misterio, los científicos creen que están asociados con un agujero negro supermasivo ubicado en el centro de la galaxia. Pero un nuevo estudio muestra que esto no es del todo cierto.
¿Cómo se estudia la radiación gamma cósmica?
El universo es el hogar de muchosfenómenos exóticos y hermosos, algunos de los cuales pueden generar una cantidad de energía casi inimaginable. Agujeros negros supermasivos, fusiones de estrellas de neutrones, corrientes de gas caliente moviéndose a una velocidad cercana a la de la luz. Todos estos son solo algunos ejemplos de eventos que generan un flujo de rayos gamma.
Recuerde que la radiación gamma es la másforma de energía de la radiación electromagnética. Tiene la longitud de onda más corta (menos de 2⋅10−10 m) y es una corriente de fotones de alta energía. Dicha radiación tiene propiedades ionizantes, es decir, puede convertir átomos en iones cargados.
Como la vista desde el nivel del suelo está bloqueada, los científicos no puedenNo tenía idea de la riqueza de los rayos gamma en el cielo hasta que se lanzaron instrumentos de investigación al espacio. Las primeras observaciones accidentales fueron realizadas por los satélites Vela lanzados en los años 1960 para controlar los ensayos nucleares prohibidos.
Ilustración artística del satélite Vela orbitando la Tierra. Imagen: Dominio público, Enlace
El 2 de julio de 1967, los detectores de los satélites Vela 4 yVela 3 registró el primer estallido de radiación gamma, a diferencia de cualquiera de las firmas conocidas asociadas con las armas. Un análisis posterior mostró que no tiene nada que ver con la Tierra y la prueba de la bomba atómica.
Un estudio completo de la radiación gamma enespacio comenzó con el lanzamiento del Telescopio Espacial Fermi en 2008. El dispositivo consta de un monitor de ráfagas de rayos gamma y un gran telescopio. Fermi utiliza centelladores, es decir, sustancias que pueden brillar cuando absorben radiación ionizante. La luz de dichos sensores es capturada por un fotodetector, que le permite fijar la potencia de radiación. Los centelladores del telescopio están a los lados de la nave espacial para ver todo el cielo que no esté tapado por la Tierra.
Telescopio de área grande (LAT) detectarayos gamma individuales, usando tecnología similar a los aceleradores de partículas terrestres. Los fotones golpean láminas de metal delgadas, convirtiéndose en pares de electrones y positrones. Estas partículas cargadas viajan a través de capas alternas de detectores de microcintas de silicio, provocando una ionización que produce pequeños pulsos detectables de carga eléctrica.
A lo largo de los años, Fermi ha realizado muchasasombrosos descubrimientos. Por ejemplo, fue el primero en descubrir un púlsar que emite solo rayos gamma, aprendió que los remanentes de supernova actúan como un acelerador de partículas gigante y observó destellos de rayos gamma durante las tormentas eléctricas en la Tierra. Pero el descubrimiento más sorprendente son las burbujas de Fermi.
Ilustración artística del telescopio Fermi. Imagen: Laboratorio de imágenes conceptuales del Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA
Cuanta más investigación, más misterios.
En noviembre de 2010, los investigadores anunciaron queA ambos lados del núcleo de la Vía Láctea se han descubierto dos grandes estructuras elípticas de plasma energético que emiten ondas gamma y de rayos X. Estas estructuras, llamadas burbujas de Fermi, se extienden 25.000 años luz hacia arriba y hacia abajo desde el centro galáctico. A modo de comparación, la distancia de él al Sol es de unos 26 mil años luz.
Ilustración artística de las burbujas de Fermi. Vídeo: NASA
Radiación gamma de fondo dispersada en la galaxia yespacio circundante, interfirió con la detección previa de estas inusuales estructuras gigantes. Pero el poder del telescopio Fermi y los avances tecnológicos han superado este problema.
Los investigadores creen que la fuente de las burbujases un agujero negro supermasivo en la galaxia. Además, deben estar vinculados a través de ella. La hipótesis más popular sugiere que el agujero negro está absorbiendo materia activamente, expulsando chorros gigantes de plasma visibles en el espectro electromagnético. Fuentes similares se han descubierto previamente en otras galaxias.
Datos observacionales de las burbujas de Fermi. Vídeo: NASA
Para confirmar esta teoría, los científicos buscaron talesLas "chimeneas" son chorros columnares de plasma perpendiculares al plano de la galaxia. Pronto se notó algo similar y luego se midió dentro de las burbujas de Fermi.
Sin embargo, investigaciones posteriores proporcionaron nuevospreguntas. Resultó que las burbujas no parecen simétricas, como sugería la teoría. Mientras que en uno de ellos se trazó una imagen clara de la "chimenea", en el otro, en el proceso de medición, comenzó a desaparecer. Además, en uno de ellos se encontró un extraño punto brillante "capullo", que no se pudo explicar de ninguna manera.
La naturaleza misteriosa del "capullo"
Explorando los pétalos de las burbujas de Fermi, los investigadoresdescubrió que están cubiertos con varias estructuras misteriosas que consisten en rayos gamma muy brillantes y prominentes. Uno de los puntos más brillantes se encontró en el lóbulo sur y se denominó capullo de Fermi.
Cocoon Fermi. Imagen: Kavli IPMU
En un artículo publicado recientemente en la revista NatureAstronomía, los investigadores informaron que pudieron determinar la naturaleza de este capullo. En su trabajo, los científicos analizaron datos de los telescopios espaciales GAIA y Fermi para demostrar que el capullo de Fermi en realidad surge de la radiación de la galaxia elíptica enana de Sagitario (SagDEG).
Esta galaxia satélite de la Vía Láctea es visible cuandoobservación desde la Tierra a través de las burbujas de Fermi. Debido a su órbita estrecha, ha perdido gran parte de su gas interestelar mientras orbita nuestra galaxia, y muchas de sus estrellas han sido arrancadas de su disco estelar y arrastradas a las corrientes que siguen a SagDEG.
Ubicación del Sol y la Galaxia Elíptica Enana en Sagitario. Imagen: Kavli IPMU
Esta galaxia está virtualmente desprovista de material paraFormación estelar y procesos activos. Sin embargo, aún puede ocultar fuentes de radiación gamma. En su trabajo, los astrofísicos han demostrado que el misterioso brillo del capullo de Fermi puede explicarse por los muchos púlsares de milisegundos ubicados en la galaxia SagDEG.
Los púlsares de milisegundos son restosciertos tipos de estrellas, mucho más masivas que el Sol, que se encuentran en sistemas binarios cerrados. Bajo la influencia de una rotación extrema, lanzan partículas aceleradas al espacio. Los electrones liberados por los púlsares de milisegundos chocan con los fotones de fondo de microondas cósmicos de baja energía, empujándolos hacia los rayos gamma de alta energía.
Aunque los investigadores pudieron explicar unael efecto asociado con las burbujas de Fermi, la naturaleza compleja de este fenómeno y de la radiación gamma cósmica en general sigue siendo un misterio. Aunque durante mucho tiempo se pensó que los núcleos galácticos activos eran la principal fuente de rayos gamma, ahora se sabe que esto es incorrecto.
Una hipótesis alternativa sugiere quela interacción desconocida de la materia oscura puede formar la mayor parte de esta radiación. Los científicos podrán descubrirlo en nuevos experimentos, y quizás pistas adicionales contengan misteriosas burbujas de Fermi.
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Imagen de portada: NASA/GSFC/DOE/Fermi LAT/D.Finkbeiner et al.