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lunes, 20 de julio de 2015

Radiación Electromagnética procedente del espacio: Rayos X



¡Hola a todos!

Continuando las entradas sobre radiación electromagnética procedente del espacio, hoy toca hablar de la segunda radiación más energética del espectro : los Rayos X.

Características y origen.

Los rayos X tienen una longitud de onda comprendida entre los 10 y 0,01 nanómetros. En la Tierra somos capaces de originarlos cuando los electrones inciden con muy alta velocidad sobre la materia y son frenados repentinamente. Resulta así este tipo de radiación, famoso por su importante aplicación en medicina.














Siguiendo con la explicación, es importante saber que los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita electrónica. Además son una radiación ionizante, ya que al interactuar con la materia produce la ionización de sus átomos.

Descubrimiento. 


Los rayos X fueron descubiertos en 1895 por Wilhelm Röntgen, profesor de física alemán que trabajaba en un laboratorio en el Instituto de Física de la Universidad de Würzburg. Por este descubrimiento ganó el primer premio Nobel de Física en 1901. 

 Astronomía de Rayos X.


La astronomía de los rayos X es una ciencia relativamente nueva, ya que son necesarios satélites fuera de la Tierra para poder detectarlos. Por ello, tuvo impulso a partir de 1950, cuando se lanzaron las primeras sondas. Debemos salir fuera de la atmósfera terrestre para detectar esta radiación, ya que nuestra atmósfera nos protege de estos rayos tan agresivos.


La imagen muestra cómo las diferentes longitudes de onda de la radiación electromagnética son absorbidas por la atmósfera. Por lo tanto necesitamos satélites para muchas de ellas.




-Cuanto más caliente está el objeto que observamos, más corta es la longitud de onda que está emitiendo. 

-Los rayos X son producidos por objetos espaciales que tienen una temperatura de millones de grados, tales como púlsares, remanentes de supernovas galácticas, y el disco de acreción de un agujero negro. 

-La energía de un fotón de rayos X es unas 1000 veces la energía de un fotón de luz visible.
 
A la derecha de esta imagen se puede apreciar la constelación de Orión en el rango de luz visible con la Luna en la parte superior. A la izquierda, la misma imagen en el rango de rayos X.






FUENTES DE RAYOS X EN EL ESPACIO.


Las principales fuentes de este tipo de radiación electromagnética procedente del espacio provienen de púlsares, remanentes de supernova, estrellas calientes o sistemas binarios de rayos X. Algunas de estas fuentes las explico a continuación:


  • Púlsar: Es una estrella de neutrones que emite radiación electromagnética de forma periódica. Los polos magnéticos de estas estrellas debido a la densidad y su gran campo magnético, emiten chorros de radiación electromagnética muy intensa. Por razones aún no muy bien entendidas, los polos magnéticos de muchas estrellas de neutrones no están sobre el eje de rotación lo que es posible que ocasione estos pulsos de radiación. Los púlsares que emiten rayos X son sistemas de estrellas binarias que se componen de un púlsar y de una estrella joven.


  • Estrellas: Al principio se pensaba que las estrellas no emitían estos rayos pero a partir de 1960 se demostró que no era así. Sin embargo no emiten muchos rayos X en comparación con la emisión asociados a los agujeros negros y cúmulos de galaxias.


  •  Binaria de rayos X: Otros sistemas que producen rayos X son los sistemas binarios de rayos X, formados por un objeto compacto (agujero negro o estrella de neutrones) y una estrella convencional. La estrella convencional alimenta al objeto compacto en el que cae materia de la misma. Esta materia forma un disco de acreción alrededor de la estrella de neutrones o agujero negro que se calienta mucho y es la que emite esta radiación electromagnética.

Algunos objetos celestes en rayos X:







Espero que les haya resultado entretenida e interesante esta entrada-resumen sobre los rayos X procedentes del espacio. Les animo a que busquen y se informen sobre el interesante mundo que se esconde en el espectro de luz. Gracias por la atención y próximamente...¡los rayos ultravioleta!

lunes, 27 de abril de 2015

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 :)