Astronomía multimensajero

1 Dec 2018

Se llama astronomía multimensajero porque trabaja con información obtenida de diferentes fuentes. Tener información de diferentes tipos puede complementar las detecciones y dar una imagen más detallada del fenómeno observado. Por ejemplo, la radiación electromagnética, las ondas gravitacionales, los neutrinos y los rayos cósmicos son diferentes tipos de emisiones que pueden provenir de la misma fuente astrofísica.

 

La Palma es el hogar de algunos telescopios de clase mundial como el “Gran Telescopio Canario” (GRANTECAN), el “NOT”, el “Galileo” y el “William Herschel”. Estos son telescopios convencionales que consisten en lentes y espejos para recoger tanto la luz visible como la infrarroja de los objetos celestes y, aunque son más grandes y más sensibles, no son fundamentalmente diferentes de los utilizados por los astrónomos de hace 100 años. Muchos otros telescopios modernos, sin embargo, serían irreconocibles como tales para los astrónomos del siglo XIX.

 

Un ejemplo sorprendente de un telescopio moderno es el observatorio "IceCube" en el polo sur. Aquí la superficie del hielo está a casi 3 km sobre el nivel del mar y el aire que se encuentra sobre ella es muy seco y transparente: ¡un sitio excelente para un observatorio, aunque bastante inaccesible! IceCube, sin embargo, no es un observatorio convencional: se encuentra debajo del hielo donde no puede penetrar la luz de la superficie. Todavía observa objetos cósmicos, no a través de la luz, sino a través de partículas subatómicas, específicamente "neutrinos".

 

 

Los neutrinos se producen en cantidades enormes por las reacciones nucleares en el corazón de nuestro sol. Son altamente penetrantes, y cada segundo aproximadamente 50 mil millones de ellos pasan a través de cada centímetro cuadrado de tu piel, pero en el transcurso de tu vida, las posibilidades de que uno sea absorbido por los átomos en tu cuerpo son infinitesimalmente pequeñas. Se calcula que necesitaríamos vivir 100.000 años antes de detener un neutrino.
El observatorio IceCube consiste en una serie de 86 pozos que fueron perforados usando chorros de agua caliente, a través del hielo y de todo el camino hasta la roca madre antártica. Luego, los ingenieros bajaron unos cables compuestos de 60 detectores de luz muy sensibles en cada pozo, donde fueron sepultados a medida que el hielo se congelaba a su alrededor. Estos detectores funcionan al observar los destellos de luz producidos cuando los neutrinos son ocasionalmente absorbidos por los núcleos en los átomos del hielo circundante.

Dado que se observan más de mil millones de toneladas de hielo, se ven muchos cada día. La mayoría de estos se originan en el sol, pero en julio también se observó un neutrino procedente de fuera de nuestro sistema solar. 


Lo que los astrónomos realmente vieron con IceCube fue un pulso lineal de luz que pasaba a través del hielo. Un único núcleo atómico había sido golpeado frontalmente por el neutrino produciendo una poderosa cascada de partículas radioactivas que a su vez causó un flash muy breve pero intenso al depositar su energía en el hielo. Luego pudieron rastrear a lo largo de la trayectoria del flash e identificar la dirección de donde provenía el neutrino. Se descubrió que la fuente era una galaxia a unos 3 mil millones de años luz de distancia en cuyo centro se encuentra un objeto muy energético conocido como "Blazar". La fuente estaba en ese momento debajo del horizonte, es decir que el neutrino observado había pasado realmente a través de una parte significativa de la Tierra (¡entró en algún lugar del Océano Índico!) Antes de ser visto en la Antártida.

 

 

 

Se cree que los Blazars son agujeros negros que giran rápidamente y consumen material, en su mayoría nubes de gas, pero ocasionalmente estrellas y planetas enteros de sus galaxias anfitrionas. La mayor parte de este material desaparece por el agujero, pero una pequeña fracción se dispara como chorros brillantes de materia caliente a una velocidad próxima a la de la luz a lo largo del eje de rotación. Por coincidencia, uno de estos chorros apunta directamente a la Tierra como el rayo de una antorcha, apareciendo muy brillante ante los telescopios terrestres. Debido a las altas temperaturas de los chorros, se producen reacciones nucleares que producen partículas secundarias subatómicas (entre ellas, neutrinos), luz visible y otras formas de radiación de energía superior, como los "rayos gamma". 

 

Los rayos gamma son una forma de luz muy enérgica emitida por material con una temperatura de millones de grados y los chorros de un Blazar emiten cantidades copiosas de ellos. Los rayos gamma son incapaces de penetrar en la superficie de la Tierra, lo cual es bueno ya que son muy perjudiciales para la vida. En su lugar, generalmente se absorben en las capas superiores de nuestra atmósfera. Al igual que los neutrinos en el hielo, también producen lluvias de partículas subatómicas que luego generan destellos de luz cuando pasan y son detenidas por el aire. 

 

 

Dos telescopios en el Roque de Los Muchachos están específicamente diseñados para observar estos destellos y determinar el punto en el cielo de donde provienen. Se los conoce como Magic I y II y están gestionados por una colaboración de institutos en 9 países europeos, incluidos España, Alemania e Italia. Son claramente visibles desde la carretera del Roque como unos platos gemelos de 17 metros al aire libre, expuestos a los elementos (la construcción de cúpulas protectoras habría sido prohibitivamente costosa). Lo que fue especial respecto al evento de julio fue que el Blazar identificado por IceCube en el polo Sur también fue la fuente de los destellos de rayos gamma vistos por Magic en los cielos sobre La Palma.

 

La astronomía está entrando ahora en una fase emocionante, en la que los datos obtenidos de los telescopios en las cimas de las montañas, en el espacio, y bajo el hielo antártico, se combinan para obtener una comprensión más profunda del universo a gran escala y de la física de la materia subatómica.

 

 

Autor: Dr Simon Tulloch, QUCAM (smt@qucam.com) 

 

 

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