Radiación cósmica
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Sumario
Orígenes
El origen de los rayos cósmicos aún no está claro. Se sabe que el Sol emite rayos cósmicos de baja energía en los periodos en que se producen grandes erupciones solares, pero estos fenómenos estelares no son frecuentes; por lo tanto, no explican el origen de los rayos cósmicos, como tampoco lo explican las erupciones de otras estrellas semejantes al Sol. Las grandes explosiones de supernovas son, al menos, responsables de la aceleración inicial de gran parte de los rayos cósmicos, ya que los restos de dichas explosiones son potentes fuentes de radio, que implican la presencia de electrones de alta energía.
En 2007, un grupo de científicos argentinos del Observatorio Pierre Auger realizó un espectacular descubrimiento que inauguró una nueva rama de la astronomía. Este grupo encontró evidencias de que la mayor parte de las partículas de rayos cósmicos proviene de una constelación cercana, Centaurus.
Esta constelación en tal caso contiene una galaxia de núcleo activo y su núcleo activo se debe a la presencia de un agujero negro (probablemente supermasivo), al caer la materia a la ergosfera del agujero negro y rotar velozmente, parte de tal materia fuga a enormes velocidades, centrífugamente, en forma de protones y neutrones; al alcanzar la Tierra (u otros planetas con atmósferas lo suficientemente densas) sólo llegan los protones que caen en cascadas de rayos cósmicos tras chocar contra las capas superiores atmosféricas. El descubrimiento observado en Centaurus parece ser extrapolable a todas las galaxias con núcleos activados por agujeros negros.
También se cree que en el espacio interestelar se produce una aceleración adicional como resultado de las ondas de choque procedentes de las supernovas que se propagan hasta allí. No existen pruebas directas de que las supernovas contribuyan de forma significativa a los rayos cósmicos. Sin embargo, se sugiere que las estrellas binarias de rayos X pueden ser fuentes de rayos cósmicos. En esos sistemas, una estrella normal cede masa a su compañera, una estrella de neutrones o un agujero negro.
Los estudios radioastronómicos de otras galaxias muestran que estas también contienen electrones de alta energía. Los centros de algunas galaxias emiten ondas de radio con mucha mayor intensidad que la Vía Láctea, lo que indica que contienen fuentes de partículas de alta energía.
Los rayos cósmicos en la admósfera
Los rayos cósmicos que alcanzan la atmósfera en su capa superior son principalmente (98%) protones y partículas alfa de alta energía. El resto son electrones y partículas pesadas ionizadas. A estas se les llama partículas primarias. Esas partículas cargadas interaccionan con la atmósfera y el campo magnético terrestre, transformándose en partículas secundarias (son producto de la interacción de las partículas primarias con la atmósfera) y distribuyéndose de forma que la mayor intensidad de las partículas que alcanzan el suelo será en los polos (debido al campo magnético). Por tanto, la componente de partículas que alcanzan el suelo varía según la altitud (a mayor altura menos atmósfera con la que interaccionar), con la latitud (a mayor latitud mayor cantidad de partículas desviadas por el campo magnético) y sufren cierta variación con el ciclo solar (de 11 años). A nivel del mar, y para una latitud de unos 45ºN, las componentes principales son muones (72%), fotones (15%) y neutrones (9%). Las dosis recibidas debido a los rayos cósmicos se encuentran entre 300 μSv y 2000 μSv al año. Promediada por la población, datos de ocupación y otros factores, se encuentra un valor promedio de 380 μSv/año.
La protección de la magnetósfera
Al igual que las partículas cargadas eléctricamente, los iones que constituyen la radiación cósmica son orientados o desviados por los campos magnéticos como puede serlo la aguja de una brújula. Ahora bien, la Tierra puede considerarse como un gran imán rodeado de un campo magnético cuyas líneas de fuerza "entran" por el Polo Norte "para salir" al Polo Sur: es lo que se llama la magnetósfera.
Si las partículas cósmicas poseen una energía superior a un determinado límite máximo, llamado energía de corte magnétic, cruzan la magnetosfera y llegan a las altas capas de la atmósfera. Pero si su energía no es suficiente, tienden entonces a seguir las líneas de fuerza del campo magnético, con más "facilidad" ya tienen menos energía, y alcanzan así los polos. Esta es la razón por la que las zonas situadas cerca de los polos sufren una irradiación superior a la del Ecuador, mejor protegido por el campo magnético terrestre.
Fuentes
- Radiación Cósmica [www.aviacion.cl/radiacion.htm]
- ¿ Qué es la radiación cósmica ?Sievert
