03 mayo, 2012

Iones cósmicos

Parte del observatorio de neutrinos IceCube en la Antártida.
Créditos: NSF/B Gudbjatsson
25 de Abril de 2012

Nuevos estudios sugieren que el origen de los más fuertes rayos cósmicos aún es un misterio.

Los rayos cósmicos son iones energéticos del espacio que llegan a las vecindades del Sol viajando a velocidades extremadamente altas. Alrededor del 90% de los rayos cósmicos son protones solitarios, o núcleos de hidrógeno, seguidos por un 5% de helio, siendo el resto los otros elementos de la tabla periódica.

El término rayos cósmicos es un término poco apropiado producto de los primeros días de su descubrimiento. Los científicos que usaban electroscopios, el primer aparato diseñado para detectar carga eléctrica en un objeto, estaba intrigados por el hecho de que el aire en la cámara que encerraba el instrumento se ionizaba, no importaba cómo de bien aislaran el dispositivo del entorno.

Inicialmente, se asumió que la radiación que venía del suelo era la responsable, así que se diseñaron varios experimentos para confirmar la teoría. En 1910, Theodor Wulf usó un electrómetro, una versión avanzada del electroscopio, para medir la diferencia de radiación desde lo alto y la parta baja de la Torre Eiffel. Puesto que su electrómetro detectaba la radiación del suelo, pensó que ésta debería disminuir a medida que ascendiera. Para su sorpresa, incrementaba.

El premio nobel Victor Hess diseñó un electroscopio que era resistente a los cambios de presión y temperatura, de modo que pudiera subirlo a un globo. Hess había determindo previamente que los niveles de la radiación de suelo eran indetectables por encima de 500 metros. El 17 de Abriil de 1912 ascendió 5300 metros en globo de helio y descubrió que su electroscopio descargaba, confirmando que había una fuente de radiación ionizante viniendo desde arriba. Se pensó por mucho tiempo que la fuente era de naturaleza electromagnética, de ahí el nombre de "rayos".

Recientemente, los científicos que trabajan con el detector de neutrinos IceCube en el Polo Sur anunciaron que se han visto "puntos calientes de rayos cósmicos" viniendo desde lugares específicos del espacio. Puesto que "se sabe" que los rayos cósmicos solo son generados por supernovas o los misteriosos Estallidos de Rayos Gamma (GRB—Gamma Ray Bursters), los puntos calientes están creando confusión: no existen fuentes de ese tipo cerca para crear iones de tales velocidades. Los rayos cósmicos están cargados eléctricamente, de modo que los campos magnéticos más allá de una cierta distancia deberían aleatorizar la dirección de la que surgen y prevenir tales condiciones de gran localización.

En un Universo Eléctrico, los rayos cósmicos son acelerados por otro método: las dobles capas. Las dobles capas se describieron en 1929 por el pionero del plasma y premio Nobel Irving Langmuir. Se forman cuando las corrientes eléctricas fluyen a través del plasma. Otro premio Nobel, Hannes Alfvén, describió una doble capa como "...una formación de plasma por la que el plasma—en el sentido físico de esta palabra—se protege a sí mismo del entorno. Es análoga a una pared celular por la que un plasma—en el sentido biológico de esta palabra—se protege a sí mismo del entorno.

Cuando un plasma se mueve a través del polvo o de un gas, la nube se ioniza y la corriente eléctrica fluye. Las corrientes generan campos magnéticos que se confinan a sí mismos en filamentos coherentes conocidos como corrientes de Birkeland. Las corrientes de Birkeland pellizcan el plasma galáctico en filamentos delgados que permanecen colimados por grandes distancias. Loas observaciones astronómicas revelan que el material de algunos chorros galácticos viajan más de 30.000 años luz.

Las partículas cargadas que componen las corrientes se mueven en espiral a lo largo de campos magnéticos,  apareciendo como vórtices eléctricos. Sorprendentemente, Felix Aharonian, del  Dublin Institute for Advanced Studies sugirió que "...podría haber un 'tubo' de lineas de campo magnético extendiéndose entre la fuente y nuestro sistema solar, canalizando los rayos cósmicos hacia nosotros". Está tras la pista, aunque él cree que su teoría es "fuertemente especulativa".

"Cuado entré en el campo de la física espacial en 1956, recuerdo que caí en la creencia extendida, por ejemplo, de que los campos eléctricos no podían existir en el plasma de gran conductividad del espacio. Fue tres años después que fui avergonzado por S. Chandrasekhar que me instó a investigar el trabajo de Alfvén objetivamente. Mi grado de impacto y sorpresa al encontrar que Alfvén tenía razón y sus críticos se equivocaban apenas se puede describir. Aprendí que un mecanismo de aceleración de rayos cósmicos básicamente idéntico al famoso mecanismo sugerido por Fermi en 1949 había sido presentado [anteriormente] por Alfvén".
— Alex Dessler citado en "Dean of the Plasma Dissidents"*, Anthony Peratt, Washington Times, suplemento: The World and I (Mayo de 1988)