El Observatorio Espacial Fermi de la NASA captura las tormentas que lanzan la antimateria al espacio
El 14 de diciembre de 2009, mientras que Fermi de la NASA voló sobre Egipto, la nave espacial interceptó un haz de partículas de un rayo de rayos gamma terrestre (TGF) que ocurrió sobre su horizonte. El Monitor de Ráfaga de Rayos Gamma de Fermi detectó la señal de positrones aniquilando en la nave espacial - no una vez, sino dos veces. Después de pasar Fermi, algunas de las partículas reflejadas de un punto "espejo" magnético y devuelto. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
10 de enero de 2011
Los científicos que usan el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA han detectado haces de antimateria producidos por encima de las tormentas eléctricas en la Tierra, un fenómeno nunca antes visto.
Los científicos piensan que las partículas de antimateria se formaron en un flash de rayos gamma terrestre (TGF), una breve ráfaga producida en tormentas eléctricas y que se muestra asociada con un rayo. Se estima que alrededor de 500 TGFs ocurren diariamente en todo el mundo, pero la mayoría no se detectan.
"Estas señales son la primera evidencia directa de que las tormentas forman vigas de partículas de antimateria", dijo Michael Briggs, miembro del equipo de Fermi Gamma-Burst Monitor (GBM) de la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH). Presentó los resultados el lunes, durante una conferencia de prensa en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Seattle.
El telescopio espacial de rayos Gamma Fermi de la NASA ha detectado haces de antimateria lanzados por tormentas eléctricas. Actuando como enormes aceleradores de partículas, las tormentas pueden emitir flashes de rayos gamma, llamados TGFs, y electrones y positrones de alta energía. Los científicos creen ahora que la mayoría de los TGF producen haces de partículas y antimateria. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
Fermi está diseñado para vigilar los rayos gamma, la forma de energía más alta de la luz. Cuando la antimateria golpea a Fermi choca con una partícula de materia normal, ambas partículas son inmediatamente aniquiladas y transformadas en rayos gamma. El GBM ha detectado rayos gamma con energías de 511.000 electrón-voltios, una señal que indica que un electrón ha encontrado su contraparte de antimateria, un positrón.
Aunque el GBM de Fermi está diseñado para observar eventos de alta energía en el universo, también proporciona información valiosa sobre este extraño fenómeno. El GBM monitorea constantemente todo el cielo celestial arriba y la Tierra abajo. El equipo GBM ha identificado 130 TGFs desde el lanzamiento de Fermi en 2008.
"En órbita por menos de tres años, la misión de Fermi ha demostrado ser una herramienta increíble para investigar el universo, ahora aprendemos que puede descubrir misterios mucho más cerca de casa", dijo Ilana Harrus, científica del programa Fermi en la sede de la NASA En Washington.
El Monitor de Ráfagas de Rayos Gamma de Fermi detectó 130 TGF de agosto de 2008 a finales de 2010. Gracias a los ajustes de los instrumentos, el equipo ha podido mejorar la tasa de detección de varios TGF por semana. (Sin audio) Créditos: NASA
La nave espacial se localizó inmediatamente por encima de una tormenta eléctrica para la mayoría de los TGFs observados, pero en cuatro casos, las tormentas estaban lejos de Fermi. Además, las señales de radio generadas por rayos detectadas por una red de monitoreo global indicaron que el único relámpago en ese momento estaba a cientos o más millas de distancia. Durante un TGF, que ocurrió el 14 de diciembre de 2009, Fermi se localizó sobre Egipto. Pero la tormenta activa fue en Zambia, unos 2.800 kilómetros al sur. La tormenta distante estaba debajo del horizonte de Fermi, así que cualquier rayos gamma que produjo no podría haber sido detectado.
"Aunque Fermi no pudo ver la tormenta, la nave espacial sin embargo estaba conectada magnéticamente a ella", dijo Joseph Dwyer en el Instituto de Tecnología de la Florida en Melbourne, Florida. "El TGF produjo electrones de alta velocidad y positrones, que luego ascendieron El campo magnético de la Tierra para golpear la nave espacial ".
El haz continuó más allá de Fermi, alcanzó un lugar, conocido como un punto del espejo, donde su movimiento se invirtió, y entonces golpeó la nave espacial una segunda vez apenas 23 milisegundos más adelante. Cada vez, positrones en el haz chocaron con electrones en la nave espacial. Las partículas se aniquilaron entre sí, emitiendo rayos gamma detectados por el GBM de Fermi.
Un TGF produce rayos gamma (magenta), así como electrones de alta energía (amarillo) y positrones (verde). Esta simulación rastrea un TGF y sus haces de partículas desde su altitud de origen de 15 km a 373 millas (600 km), más allá de la órbita de Fermi. Créditos: Joe Dwyer / Florida Inst. de tecnología
Los científicos han sospechado que los TGF surgen de los fuertes campos eléctricos cerca de las copas de las tormentas. Bajo las condiciones adecuadas, dicen, el campo se convierte en lo suficientemente fuerte como para impulsar una avalancha de electrones. Al alcanzar velocidades casi tan rápidas como la luz, los electrones de alta energía emiten rayos gamma cuando son desviados por moléculas de aire. Normalmente, estos rayos gamma se detectan como un TGF.
Pero los electrones en cascada producen tantos rayos gamma que hacen estallar electrones y positrones fuera de la atmósfera. Esto ocurre cuando la energía de 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 muestra que muchas partículas de alta energía están siendo expulsadas de la atmósfera. De hecho, los científicos ahora piensan que todos los TGFs emiten electrones / positrones. Un documento sobre los hallazgos ha sido aceptado para su publicación en Geophysical Research Letters.
Imagen que muestra cómo las tormentas lanzan haces de partículas en el espacio. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA / J. Dwyer, Florida Inst. de tecnología
"Los resultados de Fermi nos pusieron un paso más cerca de entender cómo funcionan los TGF", dijo Steven Cummer de la Universidad de Duke. "Todavía tenemos que averiguar qué es lo especial de estas tormentas y el papel que el rayo desempeña en el proceso".
El telescopio espacial de rayos gamma de Fermi de la NASA es una asociación de la física de la astrofísica y de la partícula. Es administrado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Md. Fue desarrollado en colaboración con el Departamento de Energía de Estados Unidos, con importantes contribuciones de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y Estados Unidos.
El equipo incluye una colaboración de científicos de la UAH, el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Alemania y otras instituciones
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El 14 de diciembre de 2009, mientras que Fermi de la NASA voló sobre Egipto, la nave espacial interceptó un haz de partículas de un rayo de rayos gamma terrestre (TGF) que ocurrió sobre su horizonte. El Monitor de Ráfaga de Rayos Gamma de Fermi detectó la señal de positrones aniquilando en la nave espacial - no una vez, sino dos veces. Después de pasar Fermi, algunas de las partículas reflejadas de un punto "espejo" magnético y devuelto. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
10 de enero de 2011
Los científicos que usan el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA han detectado haces de antimateria producidos por encima de las tormentas eléctricas en la Tierra, un fenómeno nunca antes visto.
Los científicos piensan que las partículas de antimateria se formaron en un flash de rayos gamma terrestre (TGF), una breve ráfaga producida en tormentas eléctricas y que se muestra asociada con un rayo. Se estima que alrededor de 500 TGFs ocurren diariamente en todo el mundo, pero la mayoría no se detectan.
"Estas señales son la primera evidencia directa de que las tormentas forman vigas de partículas de antimateria", dijo Michael Briggs, miembro del equipo de Fermi Gamma-Burst Monitor (GBM) de la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH). Presentó los resultados el lunes, durante una conferencia de prensa en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Seattle.
El telescopio espacial de rayos Gamma Fermi de la NASA ha detectado haces de antimateria lanzados por tormentas eléctricas. Actuando como enormes aceleradores de partículas, las tormentas pueden emitir flashes de rayos gamma, llamados TGFs, y electrones y positrones de alta energía. Los científicos creen ahora que la mayoría de los TGF producen haces de partículas y antimateria. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA
Fermi está diseñado para vigilar los rayos gamma, la forma de energía más alta de la luz. Cuando la antimateria golpea a Fermi choca con una partícula de materia normal, ambas partículas son inmediatamente aniquiladas y transformadas en rayos gamma. El GBM ha detectado rayos gamma con energías de 511.000 electrón-voltios, una señal que indica que un electrón ha encontrado su contraparte de antimateria, un positrón.
Aunque el GBM de Fermi está diseñado para observar eventos de alta energía en el universo, también proporciona información valiosa sobre este extraño fenómeno. El GBM monitorea constantemente todo el cielo celestial arriba y la Tierra abajo. El equipo GBM ha identificado 130 TGFs desde el lanzamiento de Fermi en 2008.
"En órbita por menos de tres años, la misión de Fermi ha demostrado ser una herramienta increíble para investigar el universo, ahora aprendemos que puede descubrir misterios mucho más cerca de casa", dijo Ilana Harrus, científica del programa Fermi en la sede de la NASA En Washington.
El Monitor de Ráfagas de Rayos Gamma de Fermi detectó 130 TGF de agosto de 2008 a finales de 2010. Gracias a los ajustes de los instrumentos, el equipo ha podido mejorar la tasa de detección de varios TGF por semana. (Sin audio) Créditos: NASA
La nave espacial se localizó inmediatamente por encima de una tormenta eléctrica para la mayoría de los TGFs observados, pero en cuatro casos, las tormentas estaban lejos de Fermi. Además, las señales de radio generadas por rayos detectadas por una red de monitoreo global indicaron que el único relámpago en ese momento estaba a cientos o más millas de distancia. Durante un TGF, que ocurrió el 14 de diciembre de 2009, Fermi se localizó sobre Egipto. Pero la tormenta activa fue en Zambia, unos 2.800 kilómetros al sur. La tormenta distante estaba debajo del horizonte de Fermi, así que cualquier rayos gamma que produjo no podría haber sido detectado.
"Aunque Fermi no pudo ver la tormenta, la nave espacial sin embargo estaba conectada magnéticamente a ella", dijo Joseph Dwyer en el Instituto de Tecnología de la Florida en Melbourne, Florida. "El TGF produjo electrones de alta velocidad y positrones, que luego ascendieron El campo magnético de la Tierra para golpear la nave espacial ".
El haz continuó más allá de Fermi, alcanzó un lugar, conocido como un punto del espejo, donde su movimiento se invirtió, y entonces golpeó la nave espacial una segunda vez apenas 23 milisegundos más adelante. Cada vez, positrones en el haz chocaron con electrones en la nave espacial. Las partículas se aniquilaron entre sí, emitiendo rayos gamma detectados por el GBM de Fermi.
Un TGF produce rayos gamma (magenta), así como electrones de alta energía (amarillo) y positrones (verde). Esta simulación rastrea un TGF y sus haces de partículas desde su altitud de origen de 15 km a 373 millas (600 km), más allá de la órbita de Fermi. Créditos: Joe Dwyer / Florida Inst. de tecnología
Los científicos han sospechado que los TGF surgen de los fuertes campos eléctricos cerca de las copas de las tormentas. Bajo las condiciones adecuadas, dicen, el campo se convierte en lo suficientemente fuerte como para impulsar una avalancha de electrones. Al alcanzar velocidades casi tan rápidas como la luz, los electrones de alta energía emiten rayos gamma cuando son desviados por moléculas de aire. Normalmente, estos rayos gamma se detectan como un TGF.
Pero los electrones en cascada producen tantos rayos gamma que hacen estallar electrones y positrones fuera de la atmósfera. Esto ocurre cuando la energía de 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 muestra que muchas partículas de alta energía están siendo expulsadas de la atmósfera. De hecho, los científicos ahora piensan que todos los TGFs emiten electrones / positrones. Un documento sobre los hallazgos ha sido aceptado para su publicación en Geophysical Research Letters.
Imagen que muestra cómo las tormentas lanzan haces de partículas en el espacio. Créditos: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA / J. Dwyer, Florida Inst. de tecnología
"Los resultados de Fermi nos pusieron un paso más cerca de entender cómo funcionan los TGF", dijo Steven Cummer de la Universidad de Duke. "Todavía tenemos que averiguar qué es lo especial de estas tormentas y el papel que el rayo desempeña en el proceso".
El telescopio espacial de rayos gamma de Fermi de la NASA es una asociación de la física de la astrofísica y de la partícula. Es administrado por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Md. Fue desarrollado en colaboración con el Departamento de Energía de Estados Unidos, con importantes contribuciones de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y Estados Unidos.
El equipo incluye una colaboración de científicos de la UAH, el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Alemania y otras instituciones
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