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Largo viaje de los rayos cósmicos

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Según el Observatorio Pierre Auger, estas partículas provienen de fuera de nuestra galaxia, una de las preguntas que más ha desvelado a los científicos y en especial a los astrofísicos durante los últimos cien años es el origen de los rayos cósmicos, partículas altamente cargadas de muy variadas energías que vienen del espacio y que son afectadas por los campos geomagnéticos. Ahora, la respuesta a esa incógnita -persistente desde que los rayos cósmicos fueron descubiertos por el físico austriaco Víctor Hess en 1912 – parece estar cerca gracias a los resultados de las investigaciones llevadas a cabo por el Observatorio Pierre Auger (Malargüe, Argentina), laboratorio orientado al estudio de los rayos cósmicos ultra-energéticos más grande del mundo y, recientemente, a explorar los efectos colaterales de las radiaciones cósmicas sobre el clima terrestre y espacial.

Luego de hurgar en millones de millones de datos registrados durante los últimos doce años, se pudieron aislar 30.000 eventos de casi la totalidad del cielo del hemisferio sur, de más de 4 Exa electronvoltios; es decir, con una cantidad de energía cien veces mayor que la de las partículas estudiadas en el CERN, el instrumento que proporciona la colisión de partículas más energética que se puede hacer sobre la Tierra.

Esos eventos mostraron una anisotropía –es decir, que las propiedades físicas dependen de la dirección en que son medidas- que solo es consistente con el origen extragaláctico. Esto confirma que el bombardeo de rayos cósmicos que recibe la Tierra proviene no de algún lugar de la Vía Láctea, sino de una fuente fuera de esta.

Los investigadores notaron que hay menos partículas ultra-energéticas que provienen del centro de la galaxia que los que nos llegan desde su borde, y esa diferencia es significativa para ser considerada un resultado confiable, el cual fue corroborado independientemente por diferentes métodos y por varios equipos de trabajo, dentro de la Colaboración Observatorio Pierre Auger, a la que pertenece la Universidad Industrial de Santander.

La importancia de este hallazgo está en que nos acerca al nacimiento de la ‘astrofísica de multimensajeros’ y comenzamos a ver a los objetos astrofísicos desde distintas perspectivas: eventos que producen radiación, expelen partículas y nos mueven el espacio-tiempo. Varios observatorios en el mundo miran sin cesar esos restos de los acontecimientos más energéticos de nuestro universo. Supernovas, choques de galaxias, coalescencia de agujeros negros, de estrellas de neutrones, producen grandes cantidades de energía que nos llegan en forma de destellos gamma, neutrinos, protones energéticos y ondas gravitacionales. Estamos por comenzar esa era y observatorios como el Pierre Auger forman parte de esos ojos gigantes que miran hacia el cielo.

Aún hay preguntas sobre los rayos cósmicos como qué portentoso fenómeno expulsa esas partículas con tan altísimas energías, si la diversidad de las energías de esas partículas reflejan diversos eventos y cuáles son los efectos que estas cascadas tienen sobre los seres vivos y en la salud de las tripulaciones de vuelos espaciales o de aviones comerciales expuestas cotidianamente a este tipo de radiación, además de su influencia en las creaciones tecnológicas como satélites, líneas de transmisión eléctricas y circuitos de las aeronaves.

Estos resultados son la concreción del esfuerzo, durante más de veinte años, de en una colaboración de casi 500 investigadores y personal técnico, proveniente de más de 80 instituciones de 16 países, quienes pacientemente y sin descanso han trabajado para presentar estos incontestables resultados.

Cada vez que pienso en estos eventos que desentrañamos poco a poco y con mucho esfuerzo recuerdo un texto de Andrés Bello de 1832: “¿Cuáles son las causas de estos maravillosos fenómenos? Solo podemos responder por conjeturas. Grandes incendios ocasionados por causas extraordinarias han destruido quizá las estrellas que se mostraron casi súbitamente para luego desaparecer”.

Sobre el Observatorio Pierre AugerEl observatorio fue propuesto a principios de los años 90 por Alan Watson y James Cronin (Nobel de Física, 1980), con el fin de dar respuesta a los enigmas sobre el origen y la naturaleza de estos fenómenos ultra energéticos. Está ubicado en Pampa Amarilla, Malargüe-Argentina, cubre una extensión de más de 3.000 kilómetros cuadrados y es operado por una colaboración de casi 500 investigadores, de 82 instituciones académicas de 16 países. La inversión inicial -1660 detectores de superficie y 24 telescopios de fluorescencia- superó los 53 millones de dólares y su operación anual ronda los 1,6 millones de dólares.

Colombia participa por una iniciativa de la Universidad Industrial de Santander, inicialmente, como miembro asociado bajo la tutela de Brasil desde noviembre de 2014. Y a partir de este año como miembro completo de la colaboración.

Quizás el logro más importante del Observatorio Pierre Auger es haber construido un inigualable ambiente de equipamiento y apoyo técnico para el estudio de la radiación cósmica. En ese inmenso polígono -de casi 70km de diámetro y una superficie de 3000 km cuadrados- ha surgido un conjunto de instrumentos que se complementan entre sí y permiten estudiar, como en ningún otro lugar del planeta, la radiación cósmica desde múltiples perspectivas.

Desde sus inicios el Observatorio contó con 1.660 detectores de superficie y 24 telescopios de fluorescencia. Con los años, este equipamiento se ha ido mejorando con otros importantes instrumentos, los cuales se verán repotenciados por la nueva generación de detectores de superficie -AugerPrime- que aumentarán significativamente la capacidad del observatorio.

Por Luis Nuñez.

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