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Físicos resuelven el misterio de por qué los cometas emiten rayos X


El misterio de por qué los cometas emite emisión de rayos X ha sido resuelto por un grupo de físicos experimentales liderado por la Universidad de Oxford, Reino Unido.

Cuando los cometas viajan a través del Sistema Solar, interactúan con la radiación solar, el viento solar y el campo magnético solar. Esta interacción produce una atmósfera visible alrededor del cometa y la cola cometaria observada, y en algunos casos produce rayos X.

Estos rayos X se generan en el lado del cometa que se dirige hacia el sol, donde el viento solar impacta la atmósfera cometaria, formando un arco de choque.

Para investigar cómo se pueden emitir los rayos X de un cometa, la física de Oxford Alexandra Rigby y sus colegas realizaron experimentos en la instalación de láser LULI en École Polytechnique en París, Francia, donde replicaron la interacción del viento solar con un cometa.

"Nuestros resultados experimentales son importantes ya que proporcionan evidencia directa de laboratorio que indica que los objetos que se mueven a través de plasmas magnetizados pueden ser sitios de aceleración de electrones, una situación muy general en astrofísica que tiene lugar no solo en cometas, sino también en magnetosferas planetarias, como nuestra propia Tierra, o incluso en los restos de supernova, donde el material expulsado se mueve a través del gas interestelar", dijo el profesor Bob Bingham, del Laboratorio Rutherford Appleton y la Universidad de Strathclyde.

"Como teórico, me parece sorprendente que sea posible replicar sensiblemente fenómenos astrofísicos en el laboratorio, para poner a prueba nuestra comprensión física de lo que hace la naturaleza", dijo el Dr. Raoul Trines, del Laboratorio Rutherford Appleton.

Para realizar los experimentos, los físicos dispararon rayos láser sobre una lámina de plástico, que explotó, provocando que una corriente de electrones e iones se expulsara, formando un flujo de alta velocidad de gas ionizado (plasma) como el viento solar.

Este "flujo de plasma" luego impactó en una esfera sólida, el llamado "cometa" de laboratorio, ubicado a casi un centímetro de la lámina de plástico, se parece a lo que ocurre cuando un cometa real pasa por el sistema solar.

Con este experimento, se encontró que los electrones se calientan a alrededor de un millón de grados hacia arriba en el plasma, por la turbulencia del plasma. Estos electrones calientes son responsables de emitir rayos X, pero solo en presencia de un campo magnético.

Esta investigación también arroja luz sobre un misterio de rayos cósmicos conocido como el problema de la inyección.

"Es ampliamente reconocido que las fuertes ondas de choque aceleran las partículas a muy altas energías, sin embargo, requieren una fuente de partículas lo suficientemente rápida como para atravesar el choque, o el problema de la inyección. Cada vez que las partículas cruzan el choque, ganan más energía", dijeron los científicos.

"Nuestros experimentos demuestran claramente que la turbulencia del plasma puede proporcionar una fuente de partículas rápidas para superar el problema de la inyección", agregaron los científicos.

Referencia del documento científico:
A. Rigby et al. (2018). Aceleración de electrones por turbulencia de onda en un plasma magnetizado. Nature Physics volumen 14, páginas 475–479 (2018); doi: 10.1038 / s41567-018-0059-2

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