Fermi estudia el origen de los rayos cósmicos

Nuevas imágenes del Telescopio Fermi de rayos gamma de la NASA están llevando a los astrónomos un paso más cerca de descubrir la fuente de las partículas más energéticas del Universo: los rayos cósmicos.
Haga clic aquí para ver el video que muestra los remanentes de supernovas y su aparición en diferentes longitudes de onda de la radiación electromagnética. Crédito: NASA / DOE / Fermi LAT
Los rayos cósmicos surcan el espacio a casi a la velocidad de la luz, como sus trayectorias son desviadas por los campos magnéticos, su punto de origen resulta confuso. Se producen señales de su existencia cuando chocan contra el gas interestelar para producir rayos gamma. Comprender el origen de los rayos cósmicos es uno de los objetivos clave de Fermi, y el nuevo estudio se centra en los remanentes de supernova, los mejores candidatos para los rayos cósmicos. Los datos muestran regiones que emiten radiación mil millones de veces más energéticas que la luz visible, con una energía de entre dos y tres gigaelectrón-voltios.
"Fermi nos permite ahora comparar las emisiones de los remanentes de diferentes edades y en diferentes ambientes", explica Stefan Funkof del Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas y Cosmología (KIPAC), en colaboración del SLAC National Accelerator Laboratory y la Universidad de Stanford, que presentaron los resultados hoy en la reunión de la Sociedad Física Americana en Washington, DC
Vista de Fermi de las regiones de emisión de gamma Gev (Giga-electrón-voltio), en el remanente de supernova W44 (en color magenta). En la imagen pueden verse filamentos detectables en otras longitudes de onda. Esta imagen en rayos X combina datos de rayos X (azul) de la misión ROSAT (Alemania / Estados Unidos / Reino Unido), infrarrojo (rojo) de Spitzer de la NASA, y radio (naranja) del Very Large Array (Socorro, Nuevo México). Crédito de la imagen: NASA / DOE / Fermi LAT colaboración, la NASA / ROSAT, NASA / JPL-Caltech, y NRAO / AUI.
El Telescopio de Gran Área (LAT) trazó mapas de rayos gamma GeV de tres remanentes de supernova de mediana edad, que no habían sido resueltos en estas energías. Cada uno de los remanentes: W51C, W44 y IC 443, son las envueltas de desechos en expansión de estrellas masivas después de estallar hace entre 4.000 y 30.000 años. LAT también confirmó rayos gamma que emitidos por el joven remanete de supernova (tan sólo 330 años de edad) Cassiopeia A (Cas A).
"Los restos más antiguos son muy brillantes en rayos gamma de rango GeV, pero relativamente débiles en altas energías. Los restos más pequeños muestran un comportamiento diferente", explica Yasunobu Uchiyama. "Quizá los rayos cósmicos de mayor energía hayan dejado remanentes más viejos, y Fermi vea la emisión de partículas atrapadas de energías más bajas".
Imagen compuesta en varias longitudes de onda del remanente de supernova Cas A. Los datos de rayos gamma (en magenta) son del Observatorio Fermi de la NASA, los rayos X (azul, verde) del Telescopio Chandra de la NASA, la luz visible (amarillo) del Telescopio Espacial Hubble; el infrarrojo (rojo) del Telescopio Espacial Spitzer, y los datos de radio (naranja) proceden del Very Large Array (Socorro, Nuevo México) Crédito de la imagen: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, NASA/CXC/SAO, NASA/JPL-Caltech/Steward/O. Krause et al., and NRAO/AUI.
Los remanentes jóvenes de supernovas jóvenes parecen poseer tanto campos magnéticos más fuertes y en forma de rayos cósmicos de alta energía, lo que sugiere que los campos más fuertes pueden mantener las partículas de mayor energía en la onda de choque del remanente el tiempo suficiente como para acelerarlos a las energías observadas. En los nuevos datos de Fermi, los rayos gamma de alta energía proceden de lugares donde se sabe que los remanentes están interactuando con las densas nubes de gas frío.
"Creemos que los protones acelerados en el remanente están chocando con los átomos del gas, provocando la emisión de rayos gamma", dice Funk. Una explicación alternativa sería que el rápido movimiento de electrones que emitiría rayos gamma a medida que cruzan juto a los núcleos de los átomos de gas. "Por ahora, no podemos decantarnos entre una de estas posibilidades, pero esperamos que más observaciones de Fermi nos ayuden a hacerlo."
De cualquier manera, estas observaciones validan la idea de que los remanentes de supernova actuan como poderosos aceleradores de partículas cósmicas.
Fuente original
Publicado en Odisea cósmica