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domingo, 23 de enero de 2011

Las tormentas eléctricas fabrican antimateria

Haciendo uso del Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma, de la NASA, los científicos han detectado haces de antimateria producidos por encima de las tormentas eléctricas en la Tierra, un fenómeno nunca antes observado.
Concepto artístico de partículas de antimateria dispersándose por encima de una tormenta eléctrica.

Los científicos creen que las partículas de antimateria fueron creadas dentro de las tormentas eléctricas en un Destello de Rayos Gamma Terrestre o DRGT, por su sigla en idioma español (Terrestrial Gamma-ray Flash o TGF, en idioma inglés), asociado a los relámpagos.

Se estima que diaramente se producen alrededor de 500 TGF en todo el mundo, pero la mayoría de ellos no son detectados.

"Estas señales son la primera evidencia directa de que las tormentas eléctricas pueden crear haces de partículas de antimateria", dijo Michael Briggs, quien es miembro del equipo que opera el Monitor de Destellos de Rayos Gamma (Gamma-ray Burst Monitor o GBM, en idioma inglés) del Telescopio Fermi, en la Universidad de Alabama, ubicada en Huntsville (UAH, por su sigla en idioma inglés).

Briggs presentó este descubrimiento el pasado lunes en una conferencia que se llevó a cabo durante la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense, en Seattle.

El telescopio Fermi está diseñado para monitorizar los rayos gamma, que constituyen la forma más energética de luz. Cuando la antimateria que golpea a este telescopio colisiona con una partícula de materia normal, ambas partículas son inmediatamente aniquiladas y transformadas en rayos gamma.

El GBM ha detectado rayos gamma con energías de 511.000 electrónvoltios, lo cual indica que un electrón ha encontrado su contraparte de antimateria, un positrón.

Fermi se encontraba sobre Egipto, el 14 de diciembre de 2009, cuando un destello de positrones emergió desde una tormenta eléctrica en África.

Aunque el GBM del Fermi fue diseñado para observar eventos de alta energía en el universo, también está proporcionando valiosas contribuciones para entender este extraño fenómeno.

El GBM monitoriza constantemente el cielo entero así como la Tierra que se encuentra por debajo suyo. El equipo del GBM ha identificado 130 TGF desde el lanzamiento del telescopio Fermi, el cual tuvo lugar en el año 2008.

"En órbita desde hace menos de 3 años, la misión Fermi ha demostrado ser una increíble herramienta para explorar el universo. Ahora aprendimos que también puede descubrir misterios mucho más cerca de nosotros", dijo Ilana Harrus, quien es científica del programa Fermi en la base de operaciones de la NASA, en Washington.

En la mayoría de los TGF observados, la nave espacial se encontraba directamente arriba de una tormenta eléctrica. Sin embargo, en cuatro casos, las tormentas se hallaban muy alejadas del Fermi.

Además, las señales de radio producidas por relámpagos, las cuales fueron detectadas por una red de monitorización global, indican que los relámpagos se encontraban a cientos de kilómetros de distancia o más cuando se realizó la detección.

Durante un TGF ocurrido el 14 de diciembre de 2009, el Fermi estaba localizado sobre Egipto, pero la tormenta eléctrica activa se encontraba en Zambia, unos 4.500 kilómetros (2.800 millas) al sur.

La distante tormenta se hallaba por debajo del horizonte del telescopio Fermi, de forma que no fue posible detectar los rayos gamma producidos por ella.

"Aunque Fermi no podía ver la tormenta, la nave espacial estaba magnéticamente conectada a ella", explicó Joseph Dwyer, quien trabaja en el Instituto de Tecnología de Florida, en Melbourne, Florida. "El TGF produjo electrones y positrones de alta velocidad, los cuales viajaron sobre el campo magnético de la Tierra hasta colisionar con la nave espacial".

El haz continuó viajando más allá del telescopio Fermi hasta llegar a un lugar, conocido como punto espejo, donde su movimiento dio marcha atrás y golpeó de nuevo al Fermi, apenas 23 milisegundos más tarde.

En cada ocasión, los positrones del haz colisionaron con los electrones de la nave espacial. Las partículas se aniquilaron mutuamente, emitiendo de este modo los rayos gamma detectados por el GBM localizado a bordo del Fermi.

Los científicos han sospechado durante mucho tiempo que los TGF son producidos por los intensos campos eléctricos en las cercanías de la parte superior de las tormentas eléctricas. Si las condiciones son las adecuadas, dicen, el campo se vuelve lo suficientemente fuerte como para producir una avalancha ascendente de electrones.

Estos electrones de alta energía, que alcanzan velocidades cercanas a la de la luz, despiden rayos gamma cuando son desviados por las moléculas de aire. Usualmente, estos rayos gamma son detectados como un TGF.



Sin embargo, la cascada de electrones produce tantos rayos gamma que logra que electrones y positrones sean eyectados fuera de la atmósfera.

Esto ocurre cuando la energía transportada por un rayo gamma se transforma en un par de partículas: un electrón y un positrón. Son estas partículas las que alcanzan la órbita del telescopio Fermi.

La detección de positrones demuestra que muchas partículas de alta energía están siendo eyectadas fuera de la atmósfera.

De hecho, los científicos ahora creen que todos los TGF emiten haces de electrones y positrones.

Un artículo que describe este hallazgo fue aceptado para su publicación en la revista de investigación Geophysical Research Letters (Cartas de Investigación en Geofísica, en idioma español).
"Los resultados proporcionados por el telescopio Fermi nos llevan un paso más cerca en el camino para entender cómo es que funcionan los TGF", dijo Steven Cummer, de la Universidad Duke. "Aún falta descifrar qué es lo que hace especial a estas tormentas eléctricas y el papel específico que juegan los relámpagos en el proceso".

Fuente: NASA

Más información:
El Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma, de la NASA, es un proyecto conjunto de astrofísica y física de partículas. Es manejado por el Centro Goddard para Vuelos Espaciales, de la NASA, en Greenbelt, Maryland.

Fue desarrollado en colaboración con el Departamento de Energía de Estados Unidos, con contribuciones importantes de instituciones académicas y socios de Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y Estados Unidos.

El Centro de Operaciones de Instrumentos del GBM se encuentra ubicado en el Centro Nacional de Tecnología y Ciencia del Espacio, en Huntsville, Alabama.

El equipo incluye colaboración de científicos de la Universidad de Alabama, en Huntsville, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, en Huntsville, del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, en Alemania, y de otras instituciones.

Desplazamiento del Polo Norte Magnético obliga a reorganizar las pistas de los aeropuertos

El polo norte magnético se está deslizando lentamente desde su localización actual, en el extremo norte de Canadá, hacia Rusia a una velocidad de aproximadamente 64 kilómetros por año, pero puede que para la mayoría de nosotros, a priori, no lleguemos a comprender las repercusiones de este hecho.
Sin embargo, lejos de las heladas tierras canadienses, en la soleada Tampa, Florida, están sintiendo más que nunca el cambio magnético.

Tal circunstancia ha provocado que la pista principal del Aeropuerto Internacional de Tampa, haya sido cerrada hasta el 13 de enero con el objeto de repintar los designadores numéricos y la señalización de la pista de vuelo, para reflejar los cambios producidos por el movimiento del norte magnético.

La dirección en la que apunta la aguja de una brújula se conoce como el norte magnético, dirección que no coincide propiamente con la del Polo Norte geográfico, excepto en los puntos del hemisferio norte situados en el mismo meridiano en el que se encuentra el norte magnético.

En cambio, la brújula se alinea con el campo geomagnético local, que varía de forma compleja sobre la superficie de la Tierra, así como con el tiempo.


Las pistas de aterrizaje y despegue disponen de una señalización blanca pintada sobre la superficie cuyo objetivo es informar a los pilotos al despegar, y sobre todo al aterrizar, sobre los diversos tramos y distancias de la pista, así como sobre su eje longitudinal central, para facilitarles las maniobras.

Estas se construyen de tal manera que se adaptan de forma óptima a los vientos predominantes en el lugar, señalizando la dirección de la pista en grados magnéticos, en la que se elimina la última cifra.

Por lo tanto, una pista cuya dirección es, por ejemplo, hacia el este (90 grados), tendrá consecuentemente como denominación 09, y una pista cuya dirección es hacia el suroeste (225 grados), se identificará como 22.

Cada pista es denominada con dos números, uno para cada una de las dos direcciones. Si, por ejemplo, una pista tiene en una dirección la denominación 04, su identificación en la dirección opuesta será 22.

Estos números están pintados en caracteres muy grandes, en blanco, sobre la superficie de la pista en sus dos extremos, de forma que puedan ser reconocidos por los pilotos desde el aire a cierta distancia.

La Administración Federal de la Aviación requiere que las designaciones de las pistas puedan cambiarse para tener en cuenta el cambio en el polo norte magnético.

Por lo tanto, la pista paralela al oeste situada en el Aeropuerto de Tampa, pasará a tener una designación 19R/1L, en vez de 18R/36L como hasta ahora.


Los pilotos tradicionalmente han volado con la ayuda de una brújula magnética, aunque a mediados del siglo XX ésta comenzó a ser sustituida por la brújula giroscópica, la cual en la actualidad se encuentra calibrada por haces de láser.

Puede que la idea de utilizar brújulas magnéticas en esta era de satélites y comunicaciones instantáneas lo veas pintoresco, pero en la actualidad la brújula sigue estando en proceso de ser reemplazada por sistemas de navegación más avanzados y completos, que brindan más información y precisión; sin embargo, aún es muy popular en actividades que requieren alta movilidad o que impiden, debido a su naturaleza, el acceso a energía eléctrica, de la cual dependen los demás sistemas.

A pesar de que los sistemas globales de navegación por satélite permiten determinar en todo el mundo la posición de un avión, con una precisión de hasta centímetros, todavía se sigue manteniendo los métodos empleados en el pasado de la aviación, cuando el GPS se encontraba en los sueños más profundos de Julio Verne.

Fuente: Fieras de la Ingeniería