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2/10/07 - DJ:

Fuentes ultraenergéticas

Un relato de fuentes que emiten muchísima energía Propone el Dr. Marc Ribó de la Universidad de Barcelona.


Hay temas que son más llanos, más ilustrativos al momento de darles una imagen en nuestro cerebro. Hablamos de planetas y los recreamos, hablamos de asteroides y viene a nosotros esas piedras con formas de papas gigantes, sobre las estrellas, sólo basta esperar la noche pero cuando el universo nos ofrece otro menú, la comprensión es más precaria, por lo menos para una gran mayoría de personas. Fuentes de altas energías e instrumentos diseminados por el planeta para poder observarlos: eso es lo que propone el Dr. Marc Ribó de la Universidad de Barcelona. Mientras usted toma un café, partículas de altísimas energías llegan a cada instante a la Tierra. Y aportan mucha información y otras tantas dudas.

- Nuevas fuentes ultra energéticas, objetos que aún no se sabe bien qué son, cómo y por qué se comportan de determinada manera. Marc, antes de hablar sobre esto, contanos dónde trabajas

Trabajo en la Universidad de Barcelona como físico y he vivido casi toda mi vida allí. En España no hay división entre la física y la astronomía, tienes asignaturas comunes y luego si quieres te especializas. Yo elegí la especialidad astronomía, mi director de fue Josep Maria Paredes quien es colaborador de Gustavo Romero (investigador de esta Facultad y el Instituto Argentino de Radioastronomía). Me doctoré en el año 2002 y estuve tres años haciendo un post doctorado en Saclay con Félix Mirabel. Fui a trabajar con proyectos que teníamos en marcha y en trabajos nuevos. En mayo de 2006 volví a Barcelona.

- ¿Cual es el tema que elegiste para investigar?

Básicamente, se trata de fuentes de alta energía en la Vía Láctea, el tema principal es ése: desde objetos que son conocidos hasta los que no lo son. Yo me dedico especialmente a las estrellas binarias de rayos X, formadas por una estrella más o menos normal y un objeto compacto que puede ser una estrella de neutrones o un agujero negro. Es gracias a la presencia del objeto compacto, con su intenso campo gravitatorio, que se produce la emisión de rayos X. En particular, yo me dedico a las estrellas binarias de rayos X que emiten rayos gamma de muy alta energía, en el rango de los teraelectronvoltios.

- Mencionas teraelectronvoltios

Te explico, en la física cuantificamos la energía de los fotones, que son las partículas de luz. Así, un fotón con una energía de un electronvolotio (1 eV) emite en luz infrarroja, uno de 2 eV en luz visible, y uno de 10 eV en el ultravioleta. Cuando vamos a más altas energías hablamos de kiloelectronvoltios (keV) en rayos X, Megaelectronvoltios (MeV) en rayos gamma, Gigaelectronvoltios (GeV) en rayos gamma de alta energía y finalmente Teraelectronvoltios (TeV) en rayos gamma de muy alta energía. Un fotón con una energía de 1 TeV es ¡un millón de millones más energético que un fotón de luz visible!

- Son binarias de rayos X pero hablas de rayos gamma

Las binarias de rayos X se descubrieron en la década de los años ´60, y fueron detectadas por pequeños cohetes que podían observar su emisión fuera de la atmósfera. Estos objetos muestran la mayor parte de su luminosidad en rayos X (keV), mientras que muestran poca luminosidad en rayos gamma en los rangos GeV y TeV. Por otro lado, yo trabajo en binarias de rayos X donde la mayor parte de la luminosidad es en rayos gamma de alta energía (GeV), y que muestran una luminosidad inferior en rayos X y TeV. A estos objetos en realidad les estamos empezando a llamar binarias de rayos gamma. La emisión en rayos gamma de alta energía no fue descubierta hasta que se lanzaron satélites con detectores adecuados a finales de los años 70 y principios de los 90.

Lo que sucede en ese par de estrellas es que el objeto compacto absorbe material del otro objeto y forma un disco de acreción que va cayendo sobre el objeto compacto. En realidad todavía no sabemos cómo funcionan exactamente estas binarias de rayos X que emiten en rayos gamma muy energéticos, y hay dos posibles maneras. Vayamos por partes: En las binarias de rayos X convencionales el objeto compacto captura material del otro objeto y muchas veces forma un disco de acreción de materia, que va cayendo hacia el objeto compacto. Perpendicularmente a este disco se eyectan dos chorros (jets) relativistas de partículas moviéndose a gran velocidad. Éstos son los objetos que llamamos microcuásares, hermanos pequeños de los cuásares, y en los cuáles Mirabel y Romero han trabajado extensamente. Pues bien, las binarias de rayos gamma podrían ser microcuásares, dónde la interacción entre los jets y el viento de la estrella compañera dieran lugar a la emisión en rayos gamma de alta energía.

El otro escenario es totalmente distinto. El objeto compacto sería en este caso una estrella de neutrones, con un campo magnético intenso, que giraría muy rápidamente, del orden de 20 veces por segundo. En realidad el objeto es un púlsar con un periodo de unas pocas decenas de milisegundo. Lo que sucede es que al girar tan de prisa la estrella de neutrones libera gran cantidad de energía: salen partículas expulsadas a gran velocidad y se produce un viento relativista. Este viento es muy potente y, al chocar con el viento de la estrella compañera, produce emisión gamma de alta y muy alta energía.

Así pues, podemos decir que en un escenario el motor sería la energía gravitatoria mientras que en el otro sería la energía de rotación. ¿Cuál de estos motores es el causante de las binarias de rayos gamma? Todavía no lo sabemos.

- Esa estrella compañera no parece muy llamativa ¿no?

Eso es, es una estrella masiva pero más o menos normal.

- Sigamos con los dos panoramas posibles

En aquel escenario habría acreción, chorros relativistas y una serie de efectos que generarían la emisión gamma y en el otro escenario habría ese viento que interactuaría con el viento de la compañera y se daría un choque por el cual las partículas adquirirían energía -lo que se llama aceleración de partículas- y luego tendríamos emisión de rayos gamma. En particular estoy estudiando la emisión en radio con una técnica que se llama VLBI (Very Long Baseline Interferometry). Estudias las estructuras mucho mejor que en óptico. Básicamente estamos viendo cuál es la morfología de estas fuentes de radio y cómo cambia en un periodo orbital para ver si lo hace más o menos según uno u otro modelo. El instrumento que utilizo es el VLBA (Very Long Baseline Array), está en EEUU y es un conjunto de diez antenas instaladas desde las Islas Vírgenes hasta Hawai; es un arreglo de antenas que observan simultáneamente. Luego puedes reconstruir una imagen y tenerla con mucha más resolución. Si las antenas se ubican a miles de kilómetros de distancia entre sí, hablamos de interferometría de muy larga base.

- ¿Son muchas las estrellas binarias que estás estudiando?

Conocemos sólo dos sistemas y un tercero que está muy claro que es un púlsar. En los dos casos de binarias somos varios grupos que trabajamos utilizando diversos instrumentos en rangos diferentes. Esos sistemas se llaman LS 5039 y LS I + 61 303. En esta última trabajamos junto a Gustavo Romero y tal vez lo haga en el otro sistema ¡le he dado motivos para que lo haga!

- ¿Qué te une con el grupo de La Plata?

Es una colaboración que empezó en el año 2000, con Gustavo y en un artículo sobre LS 5039; estudiando su movimiento propio, cómo se movía en el cielo y luego sobre unas burbujas que había creado en hidrógeno neutro. También se sumó la Dra. Paula Benaglia. A partir de ahí Romero comenzó a trabajar con el grupo de Barcelona, con mi director de tesis, el Dr. Josep Maria Paredes. También trabajo mucho con el Dr. Jorge Combi, argentino y que actualmente está en Jaén.

Ahora, en particular estoy trabajando con Paula, en una fuente que descubrimos por accidente y que no tiene nada que ver con esto. Porque uno a veces busca contrapartidas de las fuentes de alta energía, vemos qué hay en los catálogos en distintas longitudes de onda y encuentra una cosa interesante que no tiene que ver con una fuente de alta energía pero igual la tomamos. Sería una zona de formación de estrellas.

- ¿Qué nos podés decir de todo el instrumental que hay para estos temas?

En teraelectronvoltios hay un proyecto que se llama MAGIC, donde trabajo yo y otro que se llama HESS. Cada uno estudia uno de los dos sistemas y tienen sus propios teóricos. Hay dos más Cangaroo III y VERITAS; son telescopios Cherenkov que observan la atmósfera y detectan la luz azul producida en ella por rayos gamma en un rango de energías muy alta.

- Explicanos un poco más acerca de esos rayos gamma

El rayo gamma llega a la alta atmósfera; al interactuar con ella produce una cascada de partículas; estas partículas se mueven a mayor velocidad que la luz en la atmósfera; se producen destellos de luz azulada que detectamos con los telescopios Cherenkov; estos telescopios trabajan en el rango óptico y tienen cámaras de lectura muy rápida para detectar los destellos azules. Recientemente desmantelaron uno que detectaba dicha luz en el agua.

- ¿El agua los contiene?

Cuando hay partículas que se mueven en un medio a una velocidad más rápida que la velocidad de la luz en ese medio, se produce este tipo de luz Cherenkov que se puede detectar con foto multiplicadores. MILAGRO, que estaba en Estados Unidos, medía dicha luz cuando las partículas producidas por los rayos gamma entraban en la pileta.

En el aire se movían a velocidad muy alta y en la pileta iban más rápido que la velocidad de la luz en el agua. CUIDADO: NO MAS RAPIDO QUE LA LUZ EN EL VACÍO.

En enero de 2008 se lanzará un nuevo satélite llamado GLAST que va a revolucionar los datos, es para el rango de los gigaelectronvoltios.

- Debe ser bastante estimulante trabajar en algo que la tecnología y los nuevos instrumentos te proporcionan cada vez más elementos

Es ciertamente estimulante. Hace cuatro años teníamos, en el rango de los teraelectronvoltios, 10 fuentes confirmadas y actualmente conocemos 75. Estamos aprendiendo mucha física.

- ¿Quiénes aportan más para superar los instrumentos disponibles, para dar un salto tecnológico? ¿Son los científicos quienes impulsan a los ingenieros, técnicos o esto surge independientemente?

Hay una doble vertiente, los científicos queremos más, queremos bajar el "ruido" de los instrumentos, tener más sensibilidad y por otra parte a los ingenieros, en sus centros de trabajo, se les exige que hagan desarrollos tecnológicos. Es una convivencia que para un astrofísico convencional es muy curiosa. A veces no queremos que nos cambien los instrumentos mientras estamos tomando datos porque nos resulta más complicado la toma y comparación de datos; preferimos que se haga cada dos o tres años pero es cierto que siempre agradecemos las innovaciones cuando funcionan bien desde el primer día.

- ¿Qué te pareció la Reunión de astrónomos recientemente realizada en Malargüe?

Las charlas fueron muy buenas, la organización estuvo muy bien y tuve la oportunidad de estar con mucha gente que quería conocer. Por otro lado, fue una oportunidad única de ver el observatorio de rayos cósmicos Auger, que es una auténtica maravilla y esperamos que proporcione datos muy interesantes en los próximos años. Además vi paisajes que uno no tiene en España.

Ver imágenes en:
http://www.fcaglp.unlp.edu.ar/~extension/225/Ribo/


Fuentes y links relacionados


  • Boletín de Noticias del Observatorio Astronómico de La Plata Año 6 - Número 225 Por Alejandra Sofía





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