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Silvana TapiaJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasBorja TosarGastón Giribettelescopio espacial fermi mapea fotonesfotones giga electronvoltio precisión angularresolución dirección fotones fermirestos supernova fuentes de rayos gammapúlsares emiten chorros relativistasagns contribuyen a mapa del cielorayos cósmicos propagación galaxiaefecto compton inverso generación rayos gammafotones partículas energética efecto comptonrayos cósmicos desde todas direccionesfondo difuso de rayos cósmicosburbujas fermi fuentes extensastelescopio fermi descubrió burbujasburbujas fermi plano galaxiaagujero negro supermasivo centro galaxiarayos gamma envoltura chorros relativistasrescoldos chorro relativista decenas miles añosAGNsHéctor Socastelescopio espacial FermiTotaniFermirayos Xburbujas de FermiLoop Onetelescopio FermiFermilatefecto Compton
Mapa de Rayos gamma Fermi
Con
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Héctor Socas explica cómo el telescopio espacial Fermi construye imágenes del universo recolectando fotones y mapeando su origen, detallando la precisión variable en la determinación de la dirección según la energía del fotón.
…horas ha barrido todo el cielo, pero claro, ha recibido unos pocos fotones, entonces tienes que estar continuamente barriendo, recogiendo fotones y va reconstruyendo poco a poco una imagen de qué es lo que hay ahí en el universo. Así es como funciona esto. La vas recogiendo fotones y los vas apuntando en un mapa. Aquí me vino uno, aquí me vino otro; entonces no tienes mucha resolución en cuanto a la dirección de la que te vienen los fotones y tal, puedes tener a lo mejor del orden de un grado. Depende de la energía del fotón; cuanto más energético sea, más precisión tienes en determinar la dirección; por ejemplo, los de más de un giga electronvoltio puedes determinarlo con una fracción de grado. pero los que son de 100 MHz pues a lo mejor tienes unos pocos grados de incertidumbre entonces te van llegando y poco a poco vas reconstruyendo un mapa del cielo en rayos gamma así es un poco como funciona esto entonces ¿qué pasa? que en esa imagen del cielo en rayos gamma tenemos una combinación de diferentes componentes que están ahí sumadas en ese mapa y esas componentes son sobre todo restos de supernovas que producen habitualmente rayos gamma, púlsares, chorros relativistas, yo que sé, AGNs típicamente, entonces estos son fuentes astrofísicas, digamos, pero luego también hay emisión difusa; hay rayos cósmicos que se propagan por la galaxia y esos rayos cósmicos pueden producir rayos gamma; hay, por ejemplo, el efecto Compton inverso. El efecto Compton es que un fotón le golpea una partícula y le transmite energía, pues el efecto Compton inverso es que ocurre lo contrario: que una partícula muy energética interactúa con un fotón y la partícula le cede un montón de energía al fotón y de esa forma se generan rayos gamma. Pues claro, esas partículas, esos rayos cósmicos nos vienen de todas las direcciones y eso genera que de todas las direcciones vengan un fondo difuso de rayos cósmicos. Y luego hay un par de fuentes extensas muy importantes que son precisamente, hablábamos la semana pasada, las burbujas de Fermi, que se llaman así porque son burbujas que descubrió este satélite, el telescopio Fermi. Que son en el plano de nuestra galaxia hay una gran burbuja hacia el norte y otra hacia el sur que emiten rayos gamma; esta es la definición de estas burbujas, que probablemente son los restos de un chorro relativista que produjo el agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia hace decenas de miles o cientos de miles de años. Y quedan ahí un poco los rescoldos en la envoltura de esos chorros; están todavía produciendo o de esa envoltura nos están llegando todavía rayos gamma. Y luego, aparte de eso, pues muchas fuentes puntuales cósmicas. Entonces, todo eso es el mapa de rayos gamma que vemos en el cielo. ¿Qué es lo que hace este investigador Totani? Fermi, pues lo que hace es analizar; ya tenemos más de 15 años de datos de Fermi, y él coge estos 15 años de datos y lo que intenta es buscar la señal del halo de la galaxia, porque el halo es donde está…
Significado #2 · Palabras #1
Héctor Socas explica el funcionamiento del telescopio Fermilat, destacando que no es un telescopio tradicional sino un instrumento para observar rayos gamma.
Habla: Héctor SocasSignificado #7telescopio fermilat rayos gammafotones tungsteno electron positrónenergía megaelectrón voltios fermilab…en ciencia el otro día vi una frase que me gustó mucho: no es el que debería llevarse el crédito por un descubrimiento; no es el que pueda decir “porque puedo decir”, yo fui capaz de convencer primero a los demás de que esto era así. Y eso es importante. Este telescopio, el Fermilat, realmente lo llamamos telescopio, pero no es lo que pensamos tradicionalmente por un telescopio. O sea, no es una cosa que tú lo apuntes a un sitio y te haga una imagen de eso. Es un instrumento para observar rayos gamma. y esto es una cosa muy difícil de hacer, los rayos gamma no se pueden enfocar, no puedes poner una lente, no puedes poner un espejo para formar una imagen, lo que hacen estos telescopios que tienen un sistema que convierte cada fotón que llega de rayos gamma, primero pasa por un sustrato de tungsteno que lo que hace es que ahí el fotón impacta y se convierte en un par electrón-positrón que sale con muchísima energía, que pueden ser cientos de megaelectrón voltios, pueden ser gigaelectrón voltios incluso, en la misma dirección del fotón original y pasan entonces Por unas placas de silicio que al pasar por ahí va ionizando los átomos del silicio y eso se puede registrar. Al ser un semiconductor tiene electrones en la banda de conducción que son muy fáciles de arrancar y cuando pasa por ahí este electrón y este…
Héctor Socas explica cómo el telescopio espacial Fermi construye imágenes del universo recolectando fotones y mapeando su origen, detallando la precisión variable en la determinación de la dirección según la energía del fotón.
Habla: Héctor SocasSignificado #2 · Palabras #1telescopio espacial fermi mapea fotonesfotones giga electronvoltio precisión angularresolución dirección fotones fermirestos supernova fuentes de rayos gammapúlsares emiten chorros relativistasagns contribuyen a mapa del cielorayos cósmicos propagación galaxiaefecto compton inverso generación rayos gammafotones partículas energética efecto comptonrayos cósmicos desde todas direccionesfondo difuso de rayos cósmicosburbujas fermi fuentes extensastelescopio fermi descubrió burbujasburbujas fermi plano galaxiaagujero negro supermasivo centro galaxiarayos gamma envoltura chorros relativistasrescoldos chorro relativista decenas miles años…horas ha barrido todo el cielo, pero claro, ha recibido unos pocos fotones, entonces tienes que estar continuamente barriendo, recogiendo fotones y va reconstruyendo poco a poco una imagen de qué es lo que hay ahí en el universo. Así es como funciona esto. La vas recogiendo fotones y los vas apuntando en un mapa. Aquí me vino uno, aquí me vino otro; entonces no tienes mucha resolución en cuanto a la dirección de la que te vienen los fotones y tal, puedes tener a lo mejor del orden de un grado. Depende de la energía del fotón; cuanto más energético sea, más precisión tienes en determinar la dirección; por ejemplo, los de más de un giga electronvoltio puedes determinarlo con una fracción de grado. pero los que son de 100 MHz pues a lo mejor tienes unos pocos grados de incertidumbre entonces te van llegando y poco a poco vas reconstruyendo un mapa del cielo en rayos gamma así es un poco como funciona esto entonces ¿qué pasa? que en esa imagen del cielo en rayos gamma tenemos una combinación de diferentes componentes que están ahí sumadas en ese mapa y esas componentes son sobre todo restos de supernovas que producen habitualmente rayos gamma, púlsares, chorros relativistas, yo que sé, AGNs típicamente, entonces estos son fuentes astrofísicas, digamos, pero luego también hay emisión difusa; hay rayos cósmicos que se propagan por la galaxia y esos rayos cósmicos pueden producir rayos gamma; hay, por ejemplo, el efecto Compton inverso. El efecto Compton es que un fotón le golpea una partícula y le transmite energía, pues el efecto Compton inverso es que ocurre lo contrario: que una partícula muy energética interactúa con un fotón y la partícula le cede un montón de energía al fotón y de esa forma se generan rayos gamma. Pues claro, esas partículas, esos rayos cósmicos nos vienen de todas las direcciones y eso genera que de todas las direcciones vengan un fondo difuso de rayos cósmicos. Y luego hay un par de fuentes extensas muy importantes que son precisamente, hablábamos la semana pasada, las burbujas de Fermi, que se llaman así porque son burbujas que descubrió este satélite, el telescopio Fermi. Que son en el plano de nuestra galaxia hay una gran burbuja hacia el norte y otra hacia el sur que emiten rayos gamma; esta es la definición de estas burbujas, que probablemente son los restos de un chorro relativista que produjo el agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia hace decenas de miles o cientos de miles de años. Y quedan ahí un poco los rescoldos en la envoltura de esos chorros; están todavía produciendo o de esa envoltura nos están llegando todavía rayos gamma. Y luego, aparte de eso, pues muchas fuentes puntuales cósmicas. Entonces, todo eso es el mapa de rayos gamma que vemos en el cielo. ¿Qué es lo que hace este investigador Totani? Fermi, pues lo que hace es analizar; ya tenemos más de 15 años de datos de Fermi, y él coge estos 15 años de datos y lo que intenta es buscar la señal del halo de la galaxia, porque el halo es donde está…
Héctor Socas explica una hipótesis sobre la detección de materia oscura a través del análisis de datos recopilados por el telescopio espacial Fermi durante los últimos 15 años.
Habla: Héctor SocasPalabras #11aniquilación materia oscura fotón gammatelescopio espacial fermi materia oscurahalo galaxia emisión difusa…que hace es analizar; ya tenemos más de 15 años de datos de Fermi, y él coge estos 15 años de datos y lo que intenta es buscar la señal del halo de la galaxia, porque el halo es donde está distribuida la materia oscura, y lo que se trata, habrán visto en el Titular, es de detectar la materia oscura a través de su desintegración; cuando dos partículas de materia oscura chocan una contra la otra, se aniquilarían y emitirían un fotón de rayos gamma y entonces debería haber en todo el halo de la galaxia una emisión difusa de rayos gamma procedentes de esta desintegración. Esto es especulativo, hipotético, pero podría ocurrir; de hecho ya ha habido trabajos anteriores, incluso con Fermi, para intentar detectar este tipo de aniquilación de la materia oscura, hasta ahora no se había encontrado. entonces, ¿cómo lo hace? Pues primero pensemos: el halo de la galaxia, la galaxia todos si tenemos en mente pensamos en esa espiral, pero que es muy plana y está más apultada por el centro tiene el bulge. Nacho Trujillo lo definía como un huevo frito, algo…
Héctor Socas explica cómo se puede observar el halo galáctico restando otros elementos visibles en un mapa de rayos gamma.
Habla: Héctor SocasSignificado #3 · Palabras #3rayos gamma galaxia púlsaresburbujas fermi entorno interestelarloop one explosiones supernovasfrente choque emisión rayos gamma…con lo cual realmente definir dónde termina el halo es difuso; es como una nube ahí pero que es más densa. Entonces nosotros como estamos dentro del halo, el halo lo veríamos todo a nuestro alrededor, todo alrededor nuestro, estamos dentro de ese halo. Y entonces lo que hay que hacer para observar el halo es restar todo lo demás. O sea, tenemos un mapa de rayos gamma en el que se ve la galaxia, se ven púlsares, se ven fuentes puntuales, se ven; no lo dije, dije las burbujas de Fermi y me olvidé también de otra cosa que se ve: que es lo que se llama el Loop One, que es una especie de burbuja también, pero esta es en nuestro entorno interestelar, posiblemente producida por un una asociación de explosiones de supernovas hace millones de años que ha generado una burbuja con un frente de choque, que en el borde de esa burbuja hay emisión de rayos gamma también. Bueno, entonces hay que restarlo y quedarte con una emisión difusa que habría del fondo. y ahora faltaría explicarles qué es lo que hace Totani para restar todo esto y qué es lo que ve en esa emisión difusa y si realmente ha visto la materia oscura pero eso…
Héctor Socas continúa la conversación sobre el trabajo de Totani relacionado con la emisión de rayos X y su posible conexión con la materia oscura en el halo galáctico.
Habla: Héctor SocasSignificado #1 · Palabras #2emisión rayos x halo galácticomapa de rayos gamma fermifotón a fotón construcción mapa…la gripe de este año, porque está fuerte, ¿eh? Sí, sí, está fuerte. Yo creo que bastante mejor que otra gente que conozco que tiene gripe, pero bastante pocho. Ya, pero eso no es por la gripe, sino en general, ¿no? En general también estoy bastante pocho, sí. Bueno, vamos a seguir entonces con el tema, ¿no? Estábamos hablando sobre este trabajo de Totani, sobre la emisión en rayos X, ¿no? Y si esto podría ser la señal de la materia oscura en el halo de nuestra galaxia y como les decía, pues para eso hay que coger todo el mapa de rayos gamma que observa Fermi, que ya les he comentado que se construye integrando, sumando fotón a fotón; es granito a granito, se hace el granero y al final pues tenemos ese mapa del cielo en rayos gamma. Entonces, ¿qué es lo que tiene que hacer? Pues para poder ver esa emisión difusa del halo galáctico hay que restar todo lo demás, o sea, ya partimos de que tienes que coger lo que observas y restarle el ruido que es mucho más con lo que te quieras quedar. Como la curva de luz, ¿no? Para detectar…
Héctor Socas continúa discutiendo sobre el análisis de datos obtenidos del telescopio Fermi, específicamente sobre cómo se puede estudiar la energía de los fotones en un fondo residual después de eliminar diversas señales.
Habla: Héctor SocasSignificado #12energía fotones telescopio fermiespectro distribución energía fotonesfondo residual señales fermi…te queda un fondo, un fondo de cielo que es lo que él asocia con el halo, la luz que nos viene de todas partes. Yo en principio sería muy escéptico con todo esto, o sea, empezar a restar todo y quedarte con un fondo y decir que eso es algo, que es una señal. ¿Qué es lo que tú quieres, bueno? La cuestión es que con estos datos de Fermi no solo tenemos los fotones sino tenemos también su energía, con lo cual él puede hacer espectro de la distribución de energía de los fotones de ese fondo con el que se ha quedado y esto es interesante porque no es. Aleatoria, no es uniforme, sino que es una distribución de energía que claramente tiene un pico en 20 gigaelectrón voltios y ahí tiene un máximo y luego desciende hacia energías menores y también hacia energías mayores. Entonces, cogiéndolo en escala…
Héctor Socas explica por qué la distribución de energía de los fotones observada en el fondo residual del halo galáctico es inusual, contrastándola con el comportamiento típico de las fuentes naturales de rayos gamma.
Habla: Héctor SocasSignificado #14ley de potencias rayos gammaespectro con pico desintegración partículasfondo residual halo galáctico…está en 20, pues en 10 hay menos, en 5 hay menos y en 2 ya es prácticamente cero, en 2 giga de electrón voltios. Y por arriba, pues va yendo a 40 hay menos, 60 hay menos, cuando llegas a 100 ya prácticamente cero. ¿Y esto por qué digo que es interesante? Porque esto no es típico de fuentes naturales. Las fuentes naturales en rayos gamma suelen emitir en una ley de potencias, que cuanto más baja es la energía, más partículas hay, y cuanto más alta es la energía, menos partículas hay. Es una ley de potencias. Pero algo que tenga un espectro con un pico no es tan habitual; y eso sí que es lo esperable de un proceso en el que haya desintegración de partículas. ¿Por qué? Porque produciríamos... Claro, esto ya depende de cómo sea la desintegración, que no tenemos ni idea. Pero en principio habría un canal que sería el mayoritario; si tenemos suerte sería dominante. Si solo hubiera un canal de desintegración pues…
Héctor Socas explica cómo un investigador ajusta sus modelos y observa que la emisión de rayos gamma se alinea mejor con una ley basada en el cuadrado de la densidad, lo que sugiere compatibilidad con un proceso de desintegración más que con uno de decaimiento.
Habla: Héctor SocasSignificado #13emisión rayos gamma ley densidaddesintegración frente a decaimientodensidad materia oscura oyentes…a ser 4 veces más donde hay 10 que donde hay 5, porque las colisiones necesitan que haya dos partículas. Total, que un proceso de desintegración la intensidad iría con la densidad al cuadrado, un proceso de decaimiento la intensidad iría solo con la densidad. Y él hace ajustes y encuentra que la emisión de rayos gamma sigue más fielmente la ley de la densidad al cuadrado que la de la densidad, con lo cual parecería compatible con desintegración más que decaimiento. Algún oyente perspicaz se puede preguntar: vale, pero me estás hablando de densidad de materia oscura. ¿Cómo sabemos la densidad de materia oscura? Ah, no la sabemos. Tenemos modelos matemáticos que se han construido ajustando lo que sale en las simulaciones numéricas. Cuando hacemos simulaciones cosmológicas, vemos que las galaxias quedan rodeadas de…