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Feb 20 2016

Fundamentos de astronomía de rayos gamma (I)

Introducción

En el mes de diciembre publique una serie artículos donde mostraba una forma de observar el Universo muy diferente a la que habitualmente se conoce. En aquella ocasión se presentaron los fundamentos de la radioastronomía. En esta ocasión presento otra forma de estudiar el universo: la astronomía de rayos gamma.La astronomía de rayos gamma es aquella en la que se observan fotones de rayos gamma. Estos fotones, de alta energía, se originan en fenómenos violentos tales como GRBs, explosiones de supernovas o chorros de partículas. Al igual que ocurrió con la radioastronomía, veremos que es una técnica radicalmente diferente a los clásicos telescopios ópticos.


Los rayos gamma

Los rayos gamma son un tipo de radiación electromagnética, por lo que está formada por fotones, pero en este caso, a diferencia de los que observamos en el visible, son de muy alta energía. Es tal la energía, que pueden penetrar la materia. Su longitud de onda típica es de 10^(-11) metros y se producen por la desexcitación de un nucleón en estado excitado a otro nivel de menor energía, aunque también se pueden generar a partir de una desintegración radiactiva (en tal caso es uno de los tipos de radiaciones radiactivas  junto con la alfa y la beta). Otra característica importante es que no interaccionan con los campos magnéticos. La capacidad de penetración de los rayos gamma en la materia viene expresada mediante la siguiente fórmula:

I(d) = I(0) exp (-md)
donde m es el coeficiente de absorción y d el grosor.

Sin embargo estas partículas son detenidas en la alta atmósfera terrestre, no llegando a la superficie. Sin embargo, cuando la energía de estos fotones supera el GeV puede causar una cascada de partículas, las cuales generan la conocida radiación Cherenkov.

Historia de la astronomía de rayos gamma

Debido a que los fotones de rayos gamma son detenidos por la alta atmósfera, las primeras observaciones se realizaron mediante globos sonda y cohetes, y posteriormente, por  satélites artificiales. A continuación se presenta una breve cronología:
– 1948: Feenberg y Primakoff indican que puede haber un gran número de fenómenos que producen la emisión de rayos gamma.
– 1961: El satélite Explorer-XI se convierte en el primer telescopio de rayos gamma, aunque únicamente detecta poco más de 100 fotones.
– 1967: El satélite OSO III realiza la primera detección de rayos gamma procedentes de la Vía Láctea.
– 1972: El satélite SAS-2 establece la relación entre las emisiones de rayos gamma y la estructura galáctica.
– 1975: El satélite COS-B realiza dos grandes aportaciones: realiza un mapa de la Vía Láctea y descubre 25 nuevas fuentes.
– 1991: El Compton se convierte en el primer gran telescopio de rayos gamma.
– 1996: El satélite BeppoSAX tiene una resolución de 5′, lo que es una auténtica revolución en la astronomía de rayos gamma, y le permite estudiar remanentes de rayos gamma en galaxias distantes.
– 2002: El Integral tiene una resolución de 3′, mejorando la del BeppoSAX.
– 2010: El telescopio espacial Fermi descubre dos burbujas gigantes procedentes del centro de la Vía Láctea.

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