Esta composición muestra el remanente de supernova de Cassiopeia A a través del espectro: rayos Gamma (magenta) del telescopio espacial Fermi de rayos gamma de la NASA, rayos X (azul, verde) del observatorio de rayos X Chandra de la NASA, luz visible (amarillo) del telescopio espacial Hubble; infrarrojo (rojo) del telescopio espacial Spitzer de la NASA, y radio (naranja) desde el Very Large Array, cerca de Socorro, Nuevo México. Crédito: NASA / DOE / Fermi LAT Colaboración, CXC / SAO / JPL-Caltech / camarero / O. Krause et al., Y NRAO / AUI.
Regiones de emisión de rayos gamma GeV mapeadas por Fermi (magenta) en el remanente de la supernova W44. Las características se alínean claramente con los filamentos detectables en otras longitudes de onda. Esta composición combina rayos X (azul) de la misión ROSAT dirigida por Alemania, infrarrojo (rojo) del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, y radio (naranja) del Very Large Array, cerca de Socorro, Nuevo México. Crédito: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, ROSAT, JPL-Caltech, and NRAO/AUI.Los rayos cósmicos son principalmente protones que se mueven por el espacio casi a la velocidad de la luz. En su viaje por la galaxia, las partículas son desviadas por los campos magnéticos. Esto modifica sus caminos y enmascara sus orígenes.
"Una explicación para las fuentes de los rayos cósmicos es uno de los objetivos clave de Fermi", dijo Stefan Funk, un astrofísico en el Instituto Kavli para Astrofísica de Partículas y Cosmología (KIPAC), situado junto al SLAC (National Accelerator Laboratory) y la Universidad de Stanford, en California.
Cuando los rayos cósmicos chocan con el gas interestelar, producen los rayos gamma.
"Fermi ahora nos permite comparar las emisiones de los restos de supernovas de diferentes edades y en diferentes ambientes," añadió Funk, que presentó estos hallazgos el lunes en la reunión de la Sociedad Física Americana, en Washington, DC
El Telescopio de Area Amplia de Fermi (LAT) ha mapeado rayos gamma del orden de mil millones de electrón-voltios (109 GeV), de tres restos de supernovas de mediana edad -conocidas como W51C, W44 y IC 443- que nunca fueron antes de resueltas en estas energías. (La energía de la luz visible está entre 2 y 3 de electrón-voltios.) Cada resto es la expansión de los desechos de una estrella masiva que explotó hace entre 4.000 y 30.000 años.
Diferentes ambientes. W51C, W44 y IC 443 son restos de supernovas de mediana edad, entre 4.000 y 30.000 años. Cassiopeia A, que es sólo de 330 años, aparece como una fuente puntual. Crédito: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration.Además, LAT de Fermi también espió los rayos gamma GeV de Casiopea A (Cas A), un remanente de supernova de sólo 330 años de edad. Los observatorios terrestres, que detectan los rayos gamma miles de veces más energéticos que los que el LAT fue diseñado para ver, han detectado previamente Cas A.
"Los restos antiguos son muy brillantes en rayos gamma GeV, pero relativamente débiles en altas energías. Los restos jóvenes muestran un comportamiento distinto", explicó Yasunobu Uchiyama, miembro Panofsky en SLAC. "Tal vez los rayos cósmicos de más alta energía han dejado restos de más edad, y Fermi ve la emisión de partículas atrapadas en energías más bajas".
En 1949, el físico Enrico Fermi, en cuyo honor se bautizó el telescopi epacia Fermi, sugirió que los rayos cósmicos de más alta energía eran acelerados en los campos magnéticos de las nubes de gas. En las décadas que siguieron, los astrónomos demostraron que los remanentes de supernova son sitios con los mejores candidatos de la galaxia para este proceso.
Los restos de supernovas jóvenes parecen poseer tanto campos magnéticos más fuertes como rayos cósmicos de alta energía. Los campos más fuertes pueden mantener las partículas de mayor energía en la onda de choque del remanente el tiempo suficiente para llevarlas a las energías observadas.
Las observaciones de Fermi muestran que los rayos gamma GeV proceden de lugares donde se sabe que los remanentes están interactuando con las nubes de gas denso y frío.
"Creemos que los protones acelerados en los remanentes chocan con los átomos del gas, provocando la emisión de rayos gamma", dijo Funk. Una explicación alternativa es que el rápido movimiento de electrones producen la emisión de rayos gamma a medida que pasan vuelan a través de los núcleos de los átomos de gas. "Por ahora, no podemos distinguir entre estas posibilidades, pero esperamos que las observaciones adicionales con Fermi nos ayudará a hacerlo", agregó.
De cualquier manera, estas observaciones validam la idea de que los remanentes de supernova actúan como enormes aceleradores de partículas cósmicas.
"Qué apropiado es que Fermi parece confirmar la idea audaz, avanzado más de 60 años, del científico que dio el nombre al telescopio", señaló Roger Blandford, director de KIPAC.
Fuente:
NASA's Fermi Closes on Source of Cosmic Rays
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