Radiación electromagnética del espacio: Rayos Gamma.

¡Hola!

En las próximas entradas a mi cargo querría compartir con todos vosotros algunos conceptos generales de los distintos tipos de radiación electromagnética que recibimos del espacio exterior.

Comenzamos definiendo estas radiaciones electromagnéticas provenientes del espacio:

son el conjunto de radiaciones de los distintos cuerpos celestes existentes en el universo.

Estas radiaciones forman el famoso y conocido espectro electromagnético que la mayoría conoceréis:

En la entrada de hoy me centraré en la radiación de menor longitud de onda y la que posee mayor energía: los peligrosos rayos gamma.

¿Qué son?

Los rayos gamma son aquellos que tienen la longitud de onda más pequeña (en el rango de los picómetros) y la mayor energía de todo el espectro electromagnético. 

Se producen por desexcitación de un nucleón del estado excitado a otro de menos energía o por desintegración de isótopos radiactivos.

¿Cómo detectarlos?

Para detectar rayos gamma en el espacio se utiliza el efecto Compton. A diferencia de la luz visible y los rayos X, los rayos gamma no pueden ser capturados y reflejados por los espejos (sistema que utilizan los telescopios convencionales). La energía de estos fotones es tan elevada que solo pueden ser medidos indirectamente por el efecto que producen en la materia. 

Las longitudes de onda de los rayos gamma son tan cortas que pueden pasar a través del espacio que hay entre los átomos de un detector, donde colisionan con los produciendo una dispersión de Compton, en la que estos rayos pierden energía. Estas colisiones producen partículas cargadas que pueden ser detectadas por el sensor.

Un poco de historia

Durante la Guerra Fría, se lanzó al espacio por primera vez un detector de rayos gamma, para espiar las posibles explosiones de armas nucleares, con el objetivo de controlar el cumplimiento del tratado que prohibía las explosiones atómicas. En esos años (1960) los investigadores se dieron cuenta de que además estaban viendo destellos de rayos gamma que provenían del universo, lo que fue confirmado más tarde en el año 1973. Estos destellos reciben el nombre de Brotes de Rayos Gamma (BRG).

• BROTES DE RAYOS GAMMA.

Los Brotes de Rayos Gamma son destellos de rayos gamma asociados con explosiones extremadamente energéticas en galaxias distantes. Son los eventos electromagnéticos más energéticos y luminosos desde el Big Bang y pueden liberar más energía en 10 segundos que toda la que liberará nuestro Sol en sus 10.000 millones de años de vida. 

Son los más luminosos porque debido a ciertos experimentos se calcula que se encuentran a una distancia de 7 mil millones de años luz. Algo que puede brillar tanto y se encuentra a una distancia tan grande, sin duda ha de deberse a los objetos más luminosos del universo. 

Se cree que muchos de los BRG son haces de luz muy colimados (paralelos entre sí) con una intensa radiación proveniente de distintos fenómenos.

Actualmente la teoría más aceptada es que estos destellos proceden de estrellas tremendamente masivas que colapsan en potentes explosiones de supernova (hipernova) generando agujeros negros. Otros podrían ser emisiones originadas por la fusión entre dos estrellas de neutrones o una estrella de neutrones con un agujero negro. Se llaman brotes largos o cortos según su duración.

Estas explicaciones aún son teorías y en la actualidad es uno de los campos más investigados por los astrofísicos.
En la foto un brote de Rayos Gamma (NASA):

  

• RADIACIÓN DE CHERENKOV.

En general, los  rayos gamma producidos en el espacio no llegan a la superficie terrestre porque nuestra atmósfera los filtra. Una excepción son los rayos gamma de energía superior a los gigaelectronvoltios que inciden en la atmósfera con velocidades cercanas a la de la luz, generando así radiación de Cherenkov.

Esta radiación se produce cuando una partícula cargada se mueve a través de un medio dieléctrico a velocidades superiores a la luz en dicho medio. La velocidad de la luz en el vacío no puede superarse, pero en distintos medios es más pequeña, así que sí es posible.

El medio dieléctrico por el que pasa la partícula con velocidad superior al de la luz en este, experimentará un cambio en su seno electromagnético, que afecta a los electrones de los átomos por los que ha pasado. Este desplazamiento de los electrones provocaría un cambio en el campo eléctrico del medio, crearía frentes de onda, que se superpondrán creando una onda de choque, similar a la producida en el aire cuando un objeto se mueve a velocidad supersónica. Esta radiación que se emitirá es la radiación de Cherenkov.
Una imagen de esta llamativa radiación azul en un experimento:

Espero que os haya gustado la entrada, y os animo a buscar y a informaros más sobre esta radiación tan interesante. Próximamente... Rayos X en el espacio :)