INTRODUCCIÓN

 INTRODUCCIÓN

Rayos Cósmicos

Los rayos cósmicos son partículas subatómicas procedentes del espacio exterior cuya energía es muy elevada debido a la gran velocidad que poseen, la mayoría de estas partículas son protones o núcleos de átomos pesados. Se descubrieron cuando se comprobó que la conductividad eléctrica de la atmósfera terrestre se debe a la ionización causada por radiaciones de alta energía.

 

¿De dónde vienen?

No se sabe con certeza pero se especula que provienen de fuentes galacticas, y los mas energéticos, provienen de fuentes extragalacticas (fuentes externas a nuestra galaxia) que están suficientemente cercanas como para que las interacciones con la radiación presente en el universo no los frene. 

Las principales fuentes de rayos cósmicos son:

 

Supernovas

 

 

Estellas de neutrones

 

Quasares 

 

Nucleos activos de galaxias

 

Radiación solar

 

¿Cómo se estudian?
Los rayos cósmicos primarios son detectados directamente mediante satelites y los rayos cosmicos secundarios, que vendrian a ser las cascadas son detectados indirectamente en la superficie de la Tierra. Las características de las cascadas es que permiten obtener información sobre la energía, dirección y composición del rayo cósmico primario, que es el de interes. 

 

 Telescopio Fermi

 

Telecopios Cherenkov atmosféricos 

Rayos Gamma
Los rayos gamma o radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética (constituida por fotones) producida generalmente por elementos radiactivos o por procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. También se genera en fenómenos astrofísicos de gran violencia, como los rayos cósmicos.

 

Los fotones carecen de carga eléctrica, lo que impide que sean acelerados mediante campos eléctricos o magnéticos. Entonces, ¿cómo se origina la luz de alta energía? Esta luminosidad se produce a través de procesos no térmicos, en los que partículas cargadas, que poseen miles o millones de veces más energía, emiten rayos gamma cuando están expuestas a campos eléctricos y magnéticos. También puede originarse mediante procesos de aniquilación de partículas y anti-partículas pesadas, como las que componen la materia oscura, o mediante reacciones nucleares que involucran rayos cósmicos de ultra alta energía. Otro efecto de la ausencia de carga eléctrica en los rayos gamma es que su interacción con la materia es exclusivamente de naturaleza corpuscular, lo que requiere grandes cantidades de materia para su detección, ya sea a través de grandes volúmenes o materiales altamente densos. Todas estas propiedades son lo que hace que en la astrofísica de rayos gamma sea un reto el detectar esta radiación.

Las fuentes principales de los rayos gamma son 

 

Detección de Rayos Gamma
Las distintas radiaciones que nos llegan del espacio se detectan tanto en el espacio, por medio de satelites, como en la superficie de la tierra por medio de radiotelescopios, telescopios, dependiendo que parte del espectro electromagnético queremos medir.

 

La detección de los rayos gamma no puede ser de forma directa. Su interacción con la materia más probable o frecuente es la creación de un par de partículas: un electrón y un positrón cuando está en inmediaciones del nucleo atómico. Es este par electrón-positrón el que permite la detección indirecta de rayos gamma.

En el caso de los rayos gamma de más baja energía (1 MeV- 100 GeV) que son detectados por observatorios situados en satélites. El peso del material usado en un satélite es de algunas toneladas solamente, lo que limita la energía máxima de los rayos gamma observables.

En el caso de los rayos gamma de alta y muy alta energía (100 GeV -100TeV), la creación del par se da en lo alto de la atmósfera, el cual viaja a través de la atmósfera radiando fotones de menor energía que la del fotón original y que producirán nuevos pares y así sucesivamente se irán multiplicando los pares y los fotones creando una cascada de partículas. Sólo una pequeña fracción de estas partículas llegarán a la superficie terrestre al nivel del mar, mientras que las demás serán absorbidas por la atmósfera.

Los observatorios de rayos gamma de alta y muy alta energía se dividen en dos tipos: los que observan la luz Cherenkov producida en la atmósfera por la cascada de partículas del fotón original y los que observan las partículas de la cascada directamente. Para observar estas partículas se pueden utilizar contenedores de agua detectando la luz Cherenkov que emiten. A los primeros se les llama detectores “de luz Cherenkov atmosférica” y a los segundos “arreglos de superficie” o “de luz Cherenkov en agua”. Cada técnica tiene sus pros y sus contras. Por ejemplo, los observatorios de luz Cherenkov atmosférica pueden llegar a determinar mejor la energía y dirección del fotón original y tienen mejor sensitividad, pero sólo pueden trabajar en noches sin luna. Los de luz Cherenkov en agua no tienen tan buena resolución en energía pero pueden ver todo el cielo sobre ellos y trabajar las 24 horas del día de tal forma que son excelentes para estudiar fuentes extensas como la Vía Láctea y fuentes transitorias como los Destellos de Rayos Gamma. 

Distribución de observatorios de rayos cósmicos y gamma en el mundo