El planeta,Energia Rayos cósmicos con un mal comportamiento inesperado

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Lunes 14 de marzo de 2011

La energía de los núcleos de hidrógeno y helio que viajan por el espacio no siguen una ley de potencia según el satélite PAMELA.

En ciencia lo más interesante es lo que no se comprende, la sorpresa lo inesperado, lo que no encaja con nuestra previa concepción del Universo. Ahora resulta que el espectro de los rayos cósmicos no es como se suponía debía de ser.

Recordemos que, aparte de los fotones gamma de alta energía, los rayos cósmicos están compuestos principalmente por protones y partículas alfa, núcleos respectivamente de hidrógeno y helio, los dos elementos más abundantes del Universo. La energía de estas partículas depende de cuál sea su velocidad y ésta de cómo hayan sido aceleradas. El espectro de energía no es otra cosa que una representación de la abundancia relativa de la partícula en cuestión en función de su energía. Uno esperaría que la abundancia de partículas en los rayos cósmicos disminuya según su energía aumente. Los conocimientos tradicionales de Física nos harían inclinarnos además hacia una relación de ley de potencia (en el sentido matemático y=axk) en la que casi todas las partículas son de baja energía y su abundancia decae como la energía.

Pero según los datos provenientes del satélite PAMELA los espectros de protones y alfas no sólo son diferentes entre sí, sino que además no encajan dentro de la ley de potencia esperada. En principio habría que buscar otra explicación para describir cómo son aceleradas estas partículas.

Se cree que estos protones y alfas son catapultados al espacio a través de las ondas de choque explosivas que se dan durante los fenómenos de supernova. Este mecanismo debería acelerar todos los tipos de partículas de la misma manera. Además, los astrofísicos siempre han creído que la relación entre su abundancia y energía debería seguir una ley de potencia, al menos hasta los 106 GeV, energía a partir de la cual la abundancia debería de caer aún más rápido y que haría de punto de inflexión en la tendencia.

En años recientes han ido apareciendo pistas que indicaban que una ley de potencia no era suficiente para describir el flujo de rayos cósmicos, incluso antes del punto de inflexión. El experimento CREAM a bordo de globos ya indicó que las alfas cambiaban su tendencia a partir de los 200 GeV. ATIC, otro experimento del mismo tipo, parecía también indicar una desviación de la ley de potencia, aunque los datos no eran consistentes entre los diferentes vuelos.

Ahora PAMELA ha confirmado estas sospechas. Como es un satélite opera sin las interferencias de la atmósfera terrestre y además puede observar rayos cósmicos entre 1 GeV y 1 TeV, una gama bastante amplia de energía que otros experimentos no registran.

Entre los hallazgos está que los espectros de núcleos de hidrógeno y de helio son diferentes. Tratando de ajustar a una ley de potencia a ambos tipos de datos encontraron que la pendiente de la curva resultante era mayor para protones que para las alfas. Además, este ajuste no se ajusta bien, lo que indicaría que los datos no encajan en una ley de potencia. Entre 30 y 230 GeV los datos espectrales se escapan hacia abajo (menos partículas de las esperadas), lejos de la línea de ajuste esperada, mientras que más allá de los 230 GeV se escapan por encima (más partículas de las esperadas).

Según los expertos no sería difícil explicar la diferencia entre los núcleos de hidrógeno y helio, pues cada uno de ellos podría ser acelerado por diferentes ondas de choque. Sin embargo, la desviación de la ley de potencia sería más difícil de explicar.

Esas partículas son mensajeras de estrellas que en su etapa final explotan con el brillo de toda una galaxia. Esas mismas explosiones diseminan los elementos más pesados que el hierro por el entorno dando lugar posibles planetas en donde haya riqueza de elementos. Si no se comportan como esperábamos quizás significa que no entendemos bien los mecanismos implicados esas explosiones. O bien que en su camino hacia la Tierra sufren avatares que hasta ahora no hemos tenido en cuenta.

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