Fermi capta tormentas que lanzan antimateria al espacio

tormentaLos científicos que usan el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma de la NASA, han detectado haces de antimateria producida por encima de las tormentas de la Tierra, un fenómeno nunca antes observado.

Los científicos creen que las partículas de antimateria se forman en un destello de rayos gamma (TGF), un breve estallido producido dentro de las tormentas y que se ha demostrado que está asociado con los relámpagos. Se estima que cada día hay 500 TGFs diarios en el mundo, pero la mayor parte no son detectados.

“Estas señales son la primera evidencia directa de que las tormentas crean haces de partículas de antimateria”, dice Michael Briggs, miembro del equipo del Monitor de Estallidos de Rayos Gamma de Fermi (GBM) en la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH). Presentó los hallazgos el lunes, durante una rueda de prensa en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Seattle.

Fermi está diseñado para monitorizar los rayos gamma, la forma de la luz de mayor energía. Cuando la antimateria que impacta en Fermi colisiona con una partícula de materia normal, ambas partículas inmediatamente se aniquilan y se transforman en rayos gamma. El GBM ha detectado rayos gamma con energías de 511 000 electrón-volts, una señal que indica que se ha encontrado con su homólogo de antimateria, un positrón.

Aunque el GBM de Fermi está diseñado para observar eventos de alta energía en el universo, también proporciona una valiosa visión sobre este extraño fenómeno. El GBM monitoriza constantemente todo el cielo por encima y debajo de la Tierra. El equipo del GBM ha identificado 130 TGFs desde que se lanzó Fermi en 2008.

“En órbita durante menos de 3 años, la misión Fermi ha demostrado ser una asombrosa herramienta para estudiar el universo. Ahora sabemos que puede descubrir misterios mucho más cercanos a casa”, dice Ilana Harrus, científico del programa Fermi en las Oficinas Centrales de la NASA en Washington.

La nave estuvo situada inmediatamente por encima de una tormenta durante la mayor parte de TGFs observados, pero en cuatro casos, las tormentas estaban lejos de Fermi. Además, las señales de radio generadas por los rayos, detectadas por una red de monitorización global, indicaban que el único rayo en ese momento estaba a muchos kilómetros de distancia. Durante un TGF, el cual tuvo lugar el 14 de diciembre de 2009, Fermi estaba situado sobre Egipto. Pero la tormenta activa estaba en Zambia, a unos 4500 kilómetros al sur. La lejana tormenta estaba debajo del horizonte de Fermi, por lo que cualquier rayo gamma producido no podría haberse detectado.

“Incluso aunque Fermi no podía ver la tormenta, la nave, no obstante, estaba magnéticamente conectada a la misma”, dice Joseph Dwyer del Instituto Tecnológico de Florida en Melbourne, Florida. “El TGF produjo electrones y positrones de alta velocidad, los cuales siguieron las líneas del campo magnético terrestre para impactar en la nave”.

El haz continuó más allá de Fermi, alcanzando una zona, conocida como punto espejo, donde el movimiento se invierte, y luego impacta en la nave por segunda vez, 23 milisegundos más tarde. Cada vez, los positrones del haz colisionaron con electrones en la nave. Las partículas se aniquilaban entre sí, emitiendo rayos gamma detectados por el GBM de Fermi.

Los científicos han sospechado desde hace tiempo que los TGFs surgen a partir de los potentes campos eléctricos cerca de la cima de las tormentas. Bajo las condiciones adecuadas, dicen, el campo se hace lo bastante grande para dirigir una avalancha de electrones hacia arriba. Alcanzando velocidades cercanas a las de la luz, los electrones de alta energía emiten rayos gamma que se ven desviados por las moléculas del aire. Normalmente, estos rayos gamma son detectados como TGFs.

Pero la cascada de electrones produce tantos rayos gamma que lanzan electrones y positrones que limpian toda la atmósfera. Esto sucede cuando la energía de los rayos gamma se transforma en un par de partículas: un electrón y un positrón. Son estas partículas las que llegan a la órbita de Fermi.

La detección de positrones demuestra que muchas partículas de alta energía están siendo expulsadas desde la atmósfera. De hecho, los científicos creen que todos los TGFs emiten haces de electrones/positrones. Se ha aceptado un artículo sobre el descubrimiento para su publicación en la revista Geophysical Research Letters.

“Los resultados de Fermi nos dejan un paso más cerca de comprender cómo funcionan los TGFs”, dice Steven Cummer de la Universidad de Duke. “Aún tenemos que descubrir qué es lo que hace especial a estar tormentas y el papel preciso que desempeñan los rayos en el proceso”.


Autor: Trent Perrotto/Janet Anderson
Fecha Original: 10 de enero de 2011
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Comments (7)

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