Un equipo científico en la Antártida se está preparando para lanzar un instrumento transportado por globos para recopilar información sobre los rayos cósmicos, partículas de alta energía de más allá del sistema solar que ingresan a la atmósfera de la Tierra en todo momento de cada día. El instrumento, llamado Registrador de Elementos Galácticos Súper Trans-Hierro (SuperTIGER), está diseñado para estudiar núcleos pesados ​​raros, que contienen pistas sobre dónde y cómo los rayos cósmicos alcanzan velocidades cercanas a la de la luz.

El lanzamiento está previsto para el 10 de diciembre de el tiempo lo permite.

"El vuelo anterior de SuperTIGER duró 55 días, estableciendo un récord para el vuelo más largo de cualquier globo científico de carga pesada, "dijo Robert Binns, el investigador principal de la Universidad de Washington en St. Louis, que lidera la misión. "El tiempo en el aire se tradujo en una larga exposición, lo cual es importante porque las partículas que buscamos constituyen solo una pequeña fracción de los rayos cósmicos ".

Las partículas de rayos cósmicos más comunes son los protones o núcleos de hidrógeno, lo que representa aproximadamente el 90 por ciento, seguido de núcleos de helio (8 por ciento) y electrones (1 por ciento). El resto contiene los núcleos de otros elementos, con un número cada vez menor de núcleos pesados ​​a medida que aumenta su masa. Con SuperTIGER, Los investigadores están buscando los más raros de los raros:los llamados núcleos de rayos cósmicos ultrapesados ​​más allá del hierro, del cobalto al bario.

"Elementos pesados, como el oro de tus joyas, se producen a través de procesos especiales en estrellas, y SuperTIGER tiene como objetivo ayudarnos a comprender cómo y dónde sucede esto, "dijo el co-investigador principal John Mitchell en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Todos somos polvo de estrellas, pero averiguar dónde y cómo se produce este polvo de estrellas nos ayuda a comprender mejor nuestra galaxia y nuestro lugar en ella ".

Cuando un rayo cósmico incide en el núcleo de una molécula de gas atmosférico, ambos explotan en una lluvia de metralla subatómica que desencadena una cascada de colisiones de partículas. Algunas de estas partículas secundarias alcanzan los detectores en el suelo, proporcionando información que los científicos pueden utilizar para inferir las propiedades del rayo cósmico original. Pero también producen un fondo de interferencia que se reduce en gran medida con los instrumentos voladores en globos científicos. que alcanzan altitudes de casi 130, 000 pies (40, 000 metros) y flotan por encima del 99,5 por ciento de la atmósfera.

Las estrellas más masivas forjan elementos de hierro en sus núcleos y luego explotan como supernovas, dispersando el material en el espacio. Las explosiones también crean condiciones que resultan en un breve, intensa inundación de partículas subatómicas llamadas neutrones. Muchos de estos neutrones pueden "adherirse" a los núcleos de hierro. Algunos de ellos se descomponen posteriormente en protones, produciendo nuevos elementos más pesados ​​que el hierro.

Las ondas explosivas de supernova proporcionan el impulso que convierte estas partículas en rayos cósmicos de alta energía. A medida que una onda de choque se expande hacia el espacio, atrapa y acelera las partículas hasta que alcanzan energías tan extremas que ya no pueden ser contenidas.

Durante las últimas dos décadas, evidencia acumulada de detectores en el satélite Advanced Composition Explorer de la NASA y el predecesor de SuperTIGER, el instrumento TIGER en globo, ha permitido a los científicos elaborar una imagen general de las fuentes de rayos cósmicos. Se pensaba que aproximadamente el 20 por ciento de los rayos cósmicos provenían de estrellas masivas y escombros de supernovas. mientras que el 80 por ciento provino de polvo y gas interestelar con cantidades químicas similares a las que se encuentran en el sistema solar.

"En los últimos años, se ha hecho evidente que algunos o todos los elementos muy ricos en neutrones más pesados ​​que el hierro pueden ser producidos por fusiones de estrellas de neutrones en lugar de supernovas, ", dijo el co-investigador Jason Link en Goddard.

Las estrellas de neutrones son los objetos más densos que los científicos pueden estudiar directamente. los núcleos aplastados de estrellas masivas que explotaron como supernovas. Las estrellas de neutrones que orbitan entre sí en sistemas binarios emiten ondas gravitacionales, que son ondas en el espacio-tiempo predichas por la teoría general de la relatividad de Einstein. Estas ondas eliminan la energía orbital, haciendo que las estrellas se acerquen cada vez más hasta que finalmente chocan y se fusionan.

Los teóricos calcularon que estos eventos estarían tan llenos de neutrones que podrían ser responsables de la mayoría de los rayos cósmicos ricos en neutrones más pesados ​​que el níquel. El 17 de agosto El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA y el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser de la Fundación Nacional de Ciencias detectaron las primeras ondas de luz y gravitacionales de las estrellas de neutrones en estrella. Observaciones posteriores de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer indican que se formaron grandes cantidades de elementos pesados ​​en el evento.

"Es posible que las fusiones de estrellas de neutrones sean la fuente dominante de rayos cósmicos ricos en neutrones, pero diferentes modelos teóricos producen diferentes cantidades de elementos y sus isótopos, "Dijo Binns." La única forma de elegir entre ellos es medir lo que hay realmente ahí fuera, y eso es lo que haremos con SuperTIGER ".