Un equipo científico en la Antártida se está preparando para levantar un instrumento con globo para recolectar información sobre rayos cósmicos, partículas de alta energía desde más allá del sistema solar que ingresan a la atmósfera de la Tierra en cada momento de cada día. El instrumento, llamado Super Trans-Iron Galactic Element Recorder SuperTIGER, está diseñado para estudiar núcleos pesados raros, que contienen pistas sobre dónde y cómo los rayos cósmicos alcanzan velocidades de casi la velocidad de la luz.
El lanzamiento se espera para el 10 de diciembre, si el clima lo permite.
"El vuelo anterior de SuperTIGER duró 55 días, estableciendo un récord para el vuelo más largo de cualquier globo científico de carga pesada", dijo Robert Binns, el investigador principal de la Universidad de Washington en St. Louis, que dirige la misión ".el tiempo en el aire se tradujo en una exposición prolongada, lo cual es importante porque las partículas que buscamos forman solo una pequeña fracción de los rayos cósmicos ".
Las partículas de rayos cósmicos más comunes son protones o núcleos de hidrógeno, que representan aproximadamente el 90 por ciento, seguidos por los núcleos de helio 8 por ciento y los electrones 1 por ciento. El resto contiene los núcleos de otros elementos, con un número cada vez menor de núcleos pesados.a medida que aumenta su masa. Con SuperTIGER, los investigadores están buscando el más raro de los raros núcleos de rayos cósmicos ultrapesados más allá del hierro, desde el cobalto hasta el bario.
"Los elementos pesados, como el oro en sus joyas, se producen a través de procesos especiales en las estrellas, y SuperTIGER tiene como objetivo ayudarnos a comprender cómo y dónde sucede esto", dijo el investigador principal John Mitchell en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Todos somos polvo de estrellas, pero descubrir dónde y cómo se hace este polvo de estrellas nos ayuda a comprender mejor nuestra galaxia y nuestro lugar en ella".
Cuando un rayo cósmico golpea el núcleo de una molécula de gas atmosférico, ambos explotan en una lluvia de metralla subatómica que desencadena una cascada de colisiones de partículas. Algunas de estas partículas secundarias alcanzan detectores en el suelo, proporcionando información que los científicos pueden usar para inferirlas propiedades del rayo cósmico original. Pero también producen un fondo interferente que se reduce en gran medida por los instrumentos voladores en globos científicos, que alcanzan altitudes de casi 130,000 pies 40,000 metros y flotan por encima del 99.5 por ciento de la atmósfera.
Las estrellas más masivas forjan elementos hasta el hierro en sus núcleos y luego explotan como supernovas, dispersando el material en el espacio. Las explosiones también crean condiciones que resultan en una breve e intensa inundación de partículas subatómicas llamadas neutrones. Muchos de estos neutrones pueden"adherirse" a los núcleos de hierro. Algunos de ellos posteriormente se descomponen en protones, produciendo nuevos elementos más pesados que el hierro.
Las ondas de explosión de supernova proporcionan el impulso que convierte estas partículas en rayos cósmicos de alta energía. A medida que una onda de choque se expande en el espacio, atrapa y acelera las partículas hasta que alcanzan energías tan extremas que ya no pueden ser contenidas.
En las últimas dos décadas, la evidencia acumulada de los detectores en el satélite Advanced Composition Explorer de la NASA y el predecesor de SuperTIGER, el instrumento TIGER con globo, ha permitido a los científicos elaborar una imagen general de las fuentes de rayos cósmicos. Aproximadamente el 20 por ciento de los rayos cósmicos fueronse cree que surge de estrellas masivas y escombros de supernova, mientras que el 80 por ciento provino de polvo y gas interestelar con cantidades químicas similares a las que se encuentran en el sistema solar.
"En los últimos años, se ha hecho evidente que algunos o todos los elementos muy ricos en neutrones más pesados que el hierro pueden ser producidos por fusiones de estrellas de neutrones en lugar de supernovas", dijo el co-investigador Jason Link en Goddard.
Las estrellas de neutrones son los objetos más densos que los científicos pueden estudiar directamente, los núcleos aplastados de estrellas masivas que explotaron como supernovas. Las estrellas de neutrones que orbitan entre sí en sistemas binarios emiten ondas gravitacionales, que son ondas en el espacio-tiempo predichas por la teoría general de la relatividad de EinsteinEstas ondas eliminan la energía orbital, haciendo que las estrellas se acerquen cada vez más hasta que finalmente se estrellen y se fusionen.
Los teóricos calcularon que estos eventos estarían tan cargados de neutrones que podrían ser responsables de la mayoría de los rayos cósmicos muy ricos en neutrones más pesados que el níquel. El 17 de agosto, el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA y el interferómetro láser de la National Science FoundationEl Observatorio de ondas gravitacionales detectó las primeras ondas de luz y gravitacionales de estrellas de neutrones que se estrellaron. Las observaciones posteriores de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer indican que se formaron grandes cantidades de elementos pesados en el evento.
"Es posible que las fusiones de estrellas de neutrones sean la fuente dominante de rayos cósmicos pesados y ricos en neutrones, pero diferentes modelos teóricos producen diferentes cantidades de elementos y sus isótopos", dijo Binns. "La única forma de elegir entre ellos es medir lo que hayrealmente ahí afuera, y eso es lo que haremos con SuperTIGER "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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