¿Qué son los rayos gamma y cómo detectarlos?
Rayos gamma
Al principio se pensaba que los rayos gamma eran partículas con masa, como los rayos alfa y beta. Rutherford creía que podrían ser partículas beta extremadamente rápidas, pero la imposibilidad de desviarlos mediante un campo magnético indicaba que no tenían carga. En 1914, se observó que los rayos gamma se reflejaban en las superficies de cristal, demostrando que eran una radiación electromagnética. Rutherford y su compañero Edward Andrade midieron las longitudes de onda de los rayos gamma del radio, y encontraron que eran similares a las de los rayos X, pero con menor longitud de onda y (por ello) una frecuencia más alta. Esto fue finalmente reconocido al dárseles también más energía por fotón, tan pronto como este último término fue aceptado generalmente. El decaimiento gamma fue entonces entendido como la emisión de un solo fotón gamma.
Astronomía de rayos gamma
Algunos rayos gamma de muy alta energía se convierten en otro tipo de partículas al penetrar en la atmósfera, éstas emiten luz azul, violeta y ultravioleta por un proceso que se llama radiación Cherenkov. Los telescopios que ven estos destellos de luz se llaman telescopios de Cherenkov.
Cherenkov (telescopio)
Debido a la rapidez con la que disminuye el flujo de rayos gamma de fuentes cósmicas a altas energías, los detectores espaciales resultan ineficientes porque están limitados en su área de colección a unos centenares de centímetros cuadrados. En el caso de los telescopios Cherenkov, la atmósfera de nuestro planeta se utiliza como medio de detección y el área de colección alcanza muchos miles de metros cuadrados. Esto permite a los telescopios Cherenkov detectar rayos gamma en un rango de energías inaccesible para los instrumentos espaciales.
Astronomía
Los fenómenos emisores de rayos gamma son frecuentemente explosiones de supernovas, su estudio también intenta clarificar el origen de la primera explosión del universo o "big bang".
Rayos gamma
Excepcionales son los rayos gamma de energía superior a unos gigaelectronvoltios (GeV, miles de MeV) que al incidir en la atmósfera producen miles de partículas (cascada atmosférica extensa), los cuales, como viajan a velocidades cercanas a la lumínica en el aire, generan radiación de Cherenkov. Esta radiación se detecta en la superficie de la Tierra mediante un telescopio Cherenkov.
Rayos gamma
Debido a las altas energías que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación ionizante capaz de penetrar en la materia más profundamente que la radiación alfa y la beta. Pueden causar grave daño al núcleo de las células, por lo cual se usan para esterilizar equipos médicos y alimentos.
Progenitores de brotes de rayos gamma
Se requieren tres condiciones muy especiales para que una estrella evolucione hasta una explosión de rayos gamma bajo esta teoría: la estrella debe ser muy masiva para formar un agujero negro, la estrella debe estar girando rápidamente para desarrollar un toro de acrecimiento capaz de lanzar los brotes y debe tener una baja metalicidad para arrancar su envoltura de hidrógeno, para que los brotes puedan alcanzar la superficie. Como resultado, las explosiones de rayos gamma son mucho más raras que las supernovas ordinarias, que solo requieren que la estrella cuente con la suficiente masa como para fusionarse con el hierro .
Experimento de Wu
Los rayos gamma son fotones, y su liberación del núcleo de 60Ni es un proceso electromagnético (ME). Esto es importante porque se sabía que el ME respetaba la "conservación-P." Por eso, la distribución de los rayos gamma emitidos actuó como control de la polarización de los electrones emitidos "vía" la interacción débil, así como un indicador de la uniformidad de los átomos del Co. El experimento de Wu comparó la distribución de las emisiones de los rayos gamma y de los electrones con los espines nucleares en orientaciones opuestas. Si se encontraba que los electrones eran emitidos en la misma dirección y en la misma proporción que los rayos gamma, la "conservación-P" sería cierta. Si había un sesgo en la dirección de las desintegraciones, es decir, si la distribución de los electrones no seguía la distribución de los rayos gamma, entonces la violación de la paridad estaría probada.
Rayos gamma
A menudo los rayos gamma ocurren entre otras categorías de radiación, como la alfa y la beta. Cuando un núcleo emite una partícula α o β, a veces el producto de desintegración queda excitado y puede saltar a un nivel de energía inferior y emite un rayo gamma. De igual manera un electrón atómico puede saltar a un nivel de energía inferior y emite luz visible o radiación ultravioleta. Los posibles tipos de radiación electromagnética son: rayos gamma, rayos X, luz visible y rayos ultravioleta: UV (UVA y UVB). Los UVB son más energéticos. También existen la luz visible, las ondas de microondas y las ondas de radio. La única diferencia entre ellos es por la frecuencia, y por lo tanto según la energía de los fotones, de lo cual resulta que los rayos gamma son los más energéticos. A continuación se muestra un ejemplo de producción de rayos gamma.
GRB 090423
El satélite Swift detectó improvisamente una explosión de rayos gamma, en un instrumento denominado BAT (Burst Alert Telescope: Detecta las llamaradas y anota sus coordenadas). La explosión tuvo una duración de aproximadamente 10 segundos, lo que hace que este evento sea extremadamente energético, y con consecuencias probablemente catastróficas: los investigadores han calculado que en estos 10 segundos se haya emitido 100 veces más energía que la que emitirá el Sol en toda su vida.
Progenitores de brotes de rayos gamma
donde
Astronomía de rayos gamma
En la actualidad los principales observatorios de rayos gamma operativos son el INTEGRAL (de International Gamma Ray Astrophysics Laboratory) y el Telescopio Fermi. INTEGRAL es una misión de la Agencia Espacial Europea con la colaboración adicional de Chequia, Polonia, EE. UU. y Rusia. Fue lanzado el 17 de octubre de 2002. La NASA, por su parte, lanzó el Telescopio Fermi el 11 de junio de 2008.
Observatorio de Rayos Gamma HAWC
El observatorio de rayos gamma HAWC (acrónimo de High Altitude Water Cherenkov), es un laboratorio dedicado a observar el universo en las más altas energías, entre 100 GeV y 100 TeV . Opera de manera continua, y gracias a su amplio campo de visión (más del 15% del cielo), el observatorio puede ver dos terceras partes del cielo durante cada ciclo de 24 horas.
Registro de rayos gamma
Si bien este método puede ser útil para distinguir entre pelitas y areniscas, existen algunas excepciones que deben ser tenidas en cuenta. Las areniscas pueden contener uranio si poseen glauconita, feldespato potásico, o incluso arcillas como relleno en la matriz, lo que induce una lectura alta de rayos gamma. El carbón y la dolomita pueden absorber uranio, y por otro lado las evaporitas pueden tener minerales de potasio como la carnalita. En dichos casos, la utilización de un registro de rayos gamma espectral puede ayudar en la identificación de estas anomalías.
Sistema estereoscópico de alta energía
Al igual que con otros telescopios de rayos gamma, H.E.S.S. observa procesos de alta energía en el universo. Las fuentes productoras de rayos gamma incluyen remanentes de supernova, núcleos galácticos activos y nebulosas de pulsares. También prueba activamente teorías no probadas en física, como buscar la señal de aniquilación de rayos gamma predicha de partículas de materia oscura WIMP y probar las predicciones de invariancia de Lorentz de la gravedad cuántica de bucle.
Brote de rayos gamma
Debido a las inmensas distancias de la mayoría de fuentes de brotes de rayos gamma con respecto a la Tierra, la identificación de sus progenitores, los sistemas que producen estas explosiones, es realmente complicada. La asociación de algunos brotes de rayos gamma largos con supernovas y el hecho de que sus galaxias anfitrionas forman estrellas muy rápidamente ofrece pruebas muy poderosas de que los BRG se asocian con las estrellas masivas; emitiendo su energía en un chorro colimado. El mecanismo más ampliamente aceptado sobre el origen de los BRG de larga duración es el modelo del colapso, en el cual el núcleo de una estrella extremadamente masiva, de baja metalicidad y rotación rápida, se colapsa en un agujero negro en las etapas finales de su evolución. La materia cercana al núcleo de la estrella cae hacia el centro y gira hacia el interior de un disco de acrecimiento de alta densidad. La caída de esta materia hacia el agujero negro genera una pareja de chorros relativistas en la dirección del eje rotacional, que empujan con fuerza la capa superior de la estrella atravesando finalmente su superficie y siendo irradiados como rayos gamma. No obstante, algunos modelos alternativos sustituyen el agujero negro por una magnetar recién formada, aunque la mayoría de los otros aspectos del modelo (el colapso del núcleo de una estrella masiva y la formación de chorros relativistas) permanecen iguales.
GRB 970508
Una vez determinada aproximadamente la posición del brote de rayos gamma, Enrico Costa, del equipo del BeppoSAX, se puso en contacto con Dale Frail, que entonces trabajaba en el Very Large Array (perteneciente al National Radio Astronomy Observatory) de Nuevo México, Estados Unidos. Frail comenzó a observar el brote a una longitud de onda de 20 centímetros a las 01:30 UTC, menos de cuatro horas después del descubrimiento. Mientras preparaba sus observaciones, Frail se comunicó con Stanislav Djorgovski, que trabajaba en el telescopio Hale. Djorgovski comparó inmediatamente sus imágenes de la región con otras más antiguas procedentes del Digitized Sky Survey, pero no encontró nuevas fuentes de luz en la zona señalada por el equipo italiano. Mark Metzger, colega de Djorgovski en el observatorio de Caltech, llevó a cabo un análisis más exhaustivo de los datos, pero tampoco fue capaz de identificar nuevas fuentes de radiación en el espectro visible.
W28
Por otro lado, también se ha detectado emisión de muy alta energía —rayos gamma— coincidente con nubes moleculares. En este sentido, observaciones con el sistema estereoscópico de alta energía (HESS) han permitido identificar cuatro brillantes fuentes de rayos gamma de TeV cerca de W28.
Investigación espacial
INTEGRAL es uno de los observatorios de rayos gamma más potentes, lanzado por la Agencia Espacial Europea en 2002, y que sigue funcionando (a partir de marzo de 2019). INTEGRAL proporciona información sobre las formaciones cosmológicas más energéticas del espacio, incluyendo agujeros negros, estrellas de neutrones y supernovas. INTEGRAL desempeña un importante papel en la investigación de los rayos gamma, uno de los fenómenos más exóticos y energéticos del espacio.
Ionización
Los rayos gamma se componen de ondas electromagnéticas de longitud de onda muy cortas que penetran en los envases y productos expuestos a dicha fuente, ocasionando pequeños cambios estructurales en la cadena de ADN de las bacterias o microorganismos, causándoles la muerte o dejándolas inviables o estériles, sin capacidad de replicarse. La tecnología permite el tratamiento de los productos en su envase final.
Brote de rayos gamma
Si un brote de rayos gamma en la Vía Láctea estuviera lo suficientemente cerca de la Tierra y apuntando en su dirección, podría tener efectos significativos en la biosfera. La absorción de la radiación en la atmósfera causaría la fotólisis del nitrógeno, generando óxido de nitrógeno que actuaría como catalizador para destruir el ozono. Según un estudio de 2004, los BRG a una distancia de aproximadamente un kiloparsec podrían destruir hasta la mitad de la capa de ozono de la Tierra; la irradiación UVA directa de los brotes se combinaría con la radiación UVA solar adicional que atravesaría la capa disminuida, lo que podría tener potencialmente un impacto significativo en la cadena alimentaria y desatar una extinción en masa. Los autores de ese estudio estiman que un brote semejante puede esperarse cada mil millones de años, y su hipótesis es que las extinciones masivas del Ordovícico-Silúrico pudieron ser el resultado de uno de estos brotes.
Dosimetría
Por definición, los rayos X y los rayos gamma tienen un factor de ponderación de unidad, tal que 1 Gy= 1 Sv (para la radiación total del cuerpo). Valores de wr son tan altos como 20 partículas alfa y neutrones i.e. para la misma dosis absorbida en Gy, partículas alfa son 20 veces biológicamente más potentes como los rayos X o los rayos gamma.
Visión de rayos X
En el mundo real, los rayos X y los rayos gamma, siendo los rayos gamma más potentes, tienen un amplio uso en la ciencia y la medicina. Aunque hoy existen algunos aditamentos que ayudan a distinguir la intensidad visual en objetos vivos como inertes a una cantidad elevada de terahertz, estos pueden traen incovienientes para el uso libre, ya que la radiación de los artefactos pueden generar tumores en los órganos o la absorción de metales pesados, en consecuencia, la muerte.
Nial Tanvir
Quizás lo más significativo es su investigación de los estallidos de rayos gamma. Tanvir ha aparecido en varios programas de televisión, incluyendo "The Sky at Night" organizada por Sir Patrick Moore, programa de televisión centrado en la astronomía, y un documental de la BBC, "Horizon" sobre las explosiones de rayos gamma (GRBs, por sus siglas en inglés).
Cosmos 461
Cosmos 461 midió el fondo difuso de rayos gamma y observó una explosión de rayos gamma simultáneamente con los satélites Vela. De los datos obtenidos por el satélite se concluyó que la variación en la parte del espectro de fotones gamma correspondiente a las energías más suaves era mucho más brusca que la detectada por el Ranger 3 y que por encima de 400 keV la dependencia de la energía con la ley de potencias dejaba de cumplirse.
Progenitores de brotes de rayos gamma
Aunque menos luminosos que los estallidos normales de rayos gamma, estos eventos serían detectables a distancias cercanas a lugares como el cúmulo de Virgo. Se han asociado tres explosiones de rayos gamma con brotes de SGR en galaxias más allá de la Vía Láctea: el GRB 790503b en la Gran Nube de Magallanes, GRB 051103 de la galaxia de Bode y GRB 070201 de la galaxia de Andrómeda . Todos los objetos mencionados anteriormente producen agujeros negros rodeados de escombros en forma toroidal, un agujero negro rotacional transporta energía de rotación en un momento angular , expresado como:
Brote de rayos gamma
Estos descubrimientos, y los estudios posteriores de las galaxias y supernovas asociados con los brotes, clarificaron la distancia y luminosidad de estos fenómenos, corroborando definitivamente que tenían lugar en galaxias distantes y que estaban estrechamente relacionados con la muerte de estrellas masivas.
Brote de rayos gamma
Se conoce mejor la naturaleza de la postluminiscencia observada a mayores longitudes de onda (desde los rayos X a la radio) que sigue a los brotes de rayos gamma. Toda la energía liberada por la explosión que no se irradia con el propio brote, toma la forma de materia o energía que se expande a una velocidad cercana a la de la luz. Cuando esta materia choca con el gas interestelar, crea una onda de choque relativista que se propaga en el espacio interestelar. Una segunda onda de choque, la onda reflejada, puede propagarse de regreso hacia la materia eyectada. Los electrones extremadamente energéticos dentro de la onda de choque son acelerados por poderosos campos magnéticos locales y radiados como emisión sincrotrón a lo largo de la mayoría del espectro electromagnético. Este modelo en general ha tenido éxito a la hora de modelar la conducta de muchas postluminiscencias observadas en momentos tardíos (en general, de horas a días después de la explosión), aunque existen dificultades para explicar todas las características de las postluminiscencias poco tiempo después de que tenga lugar el brote de rayos gamma.
Observatorio de Rayos Gamma HAWC
HAWC fue diseñado para detectar rayos gamma de origen cósmico a través de la medición de cascadas atmosféricas. Estas cascadas se originan cuando un rayo gamma o un rayo cósmico de alta energía (también llamado primario) choca con algún átomo en la parte superior de la atmósfera terrestre. Esta colisión inicial produce una reacción en cadena que se observa como una cascada de partículas viajando a velocidades cercanas a la de la luz. Es el frente de esta cascada de partículas lo que HAWC mide con precisión.
Dale Frail
A principios de 1997, Frail era parte del personal de Caltech y NRAO (National Radio Astronomy Observatory), equipo que ayudó desenredar el misterio sobre el origen de las explosiones de rayos gamma. Utilizaron un espectro óptico tomado con el Telescopio W. M. Keck hacia GRB 970508 para establecer que aquellas explosiones de rayo gamma eran de distancias locales o cosmológicas. Posteriormente, gracias al descubrimiento del Very Large Array, el cual hizo un análisis espectral del resplandor crepuscular (Cuando el estallido inicial de rayos gamma disminuye, esta empieza a emitir longitudes de onda menos energéticas, a este fenómeno se le denomina resplandor crepuscular) de esta explosión misma para medir el tamaño del objeto, se pudo inferir que la fuente se expandía a uno mucho mayor. Estas dos observaciones han dejado en evidencia que estas GRB (""Gamma Rays Burst" ") se encuentran a distancias cosmológicas, y que, a la anteriormente mencionada GRB 970508 , fue utilizada como modelo para las explosiones de rayo gamma como estas. En 2009 en el sitio de estadísticas "Science Watch" listó a Frail como el tercer investigador más citado en el campo de explosiones de rayo gamma sobre el periodo de 1999 al 28 de febrero del 2009.
Instituto de Astrofísica de Andalucía
- Fenómenos transitorios. Desde las primeras detecciones de estallidos de rayos gamma (GRBs) a finales de la década de los 60 del siglo XX, la comunidad astronómica estudia a día de hoy una gran variedad de fuentes transitorias en el cielo y se ha avanzado sustancialmente en el conocimiento de su naturaleza. Recientemente se han detectado las primeras ondas gravitacionales, nuevo mensajero cósmico que abre perspectivas nuevas en el conocimiento del cosmos. El IAA participó en la primera detección de la contrapartida electromagnética de estos eventos, en 2017.
Magnetar
Los rayos gamma ordinarios conocidos como GRBs "brotes de rayos gamma", del inglés "gamma-ray bursts", ya eran conocidos en las postrimerías de los años 1960. El descubrimiento de estos rayos tremendamente energéticos provenientes del espacio, se efectuó en plena Guerra Fría, cuando las dos superpotencias, EE. UU. y la URSS, se espiaban mutuamente tratando de controlar su arsenal nuclear. Con el fin de verificar el tratado de no proliferación de armas nucleares, EE. UU. lanzó una flota de satélites conocidos como Proyecto Vela. Con estos satélites, dotados especialmente para la captación de rayos X y rayos gamma, se descubrieron en 1967 aleatorias explosiones de estos últimos que, a modo de flashes, parecían venir desde distintas direcciones del universo. El hallazgo se mantuvo en secreto hasta que, en 1973, fue dado a conocer a la opinión pública por Ray Klebesabel y su equipo del "Laboratorio Nacional de Los Álamos".
Radsat
El detector de rayos gamma consistía en un espectrómetro con un volumen de 50 cm³ hecho de germanio y litio, con un área activa de 15 cm². Se enfriaba utilizando dióxido de carbono sólido. El detector en sí estaba rodeado de un colimador en forma de W y un blindaje trasero acero inoxidable y tungsteno, rodeado a su vez de un centelleador de anticoincidencia hecho de plástico.
Brote de rayos gamma
Aunque las fuentes astronómicas transitorias tienen comportamientos simples y consistentes en el tiempo (típicamente un abrillantamiento súbito seguido de una disminución gradual de la luminosidad) las curvas de luz de los brotes de rayos gamma son extremadamente diversas y complejas. No hay dos curvas de luz de BRG que sean idénticas, existiendo gran variación observada en cada propiedad: la duración de la emisión observable pueden variar desde unos milisegundos a decenas de minutos, puede haber un pico o subpulsos individuales, y los picos individuales pueden ser simétricos o con abrillantamiento rápido y desvanecimiento lento. Algunos brotes suelen ser precedidos por un evento «precursor», que es un brote débil seguido (tras unos segundos o minutos) por un «verdadero» episodio explosivo. Las curvas de luz de algunos acontecimientos tienen perfiles sumamente complejos con casi ningún patrón discernible.
Brote de rayos gamma
Décadas después del descubrimiento de los BRG, los astrónomos buscaban una contrapartida: un objeto astronómico cuya posición coincidiera con la del brote observado. Los astrónomos consideraron gran diversidad de objetos, incluyendo enanas blancas, púlsares, supernovas, cúmulos globulares, cuásares, galaxias Seyferts, y objetos BL Lac. Las búsquedas fueron infructuosas, y en algunos pocos casos, para brotes particularmente bien localizados (aquellos cuyas posiciones se determinaron con lo que entonces se consideraba alta exactitud) era claro que no existían objetos brillantes de cualquier naturaleza consistentes con la posición derivada de la detección de los satélites. Esto sugería que su origen estaba en estrellas muy débiles o en galaxias extremadamente lejanas. Incluso las posiciones mejor calculadas se correspondían con varias estrellas o galaxias débiles y era ampliamente aceptado que la resolución del enigma sobre el origen de los brotes de rayos gamma requeriría tanto satélites nuevos como una comunicación rápida.
Ondas gamma
Las ondas gamma son un patrón de oscilación neuronal que tiene lugar en los seres humanos, cuya frecuencia oscila entre los 25 y los 100 Hz, aunque su presentación más habitual es a 40 Hz. Se ha teorizado que las ondas gamma podrían estar implicadas en el proceso de percepción consciente, pero no hay acuerdo unánime al respecto.
Matrices gamma
En física matemática, las matrices gamma, formula_1, también conocidas como matrices de Dirac, son un conjunto de matrices convencionales junto con unas relaciones de anticonmutación que aseguran que generen una representación matricial del álgebra de Clifford formula_2. También es posible definir matrices gamma en más dimensiones. Interpretadas como las matrices de la acción de un conjunto de vectores de una base ortogonal para vectores contravariantes en el espacio de Minkowski, los vectores columna sobre los que actúa la matriz se transforman en un espacio de espinores, sobre los que actúa el álgebra de Clifford del espaciotiempo. Esto a su vez hace posible representar rotaciones espaciales y transformaciones de Lorentz infinitesimales. El empleo de espinores en general facilita los cálculos en el espaciotiempo, y en particular es fundamental en la ecuación de Dirac para partículas relativistas de espín ½.
Telescopio Fermi
El telescopio Fermi o telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi es un observatorio espacial diseñado para estudiar las fuentes de rayos gamma del universo con el objeto de detallar un mapa de las mismas. Dos años después de su puesta en funcionamiento, había generado un mapa de las 1451 fuentes de rayos gamma más brillantes conocidas.
Brote de rayos gamma
Existen fuertes indicios que apuntan a que los brotes de rayos gamma largos tienen lugar preferente o exclusivamente en regiones con baja metalicidad. Como la Vía Láctea ha tenido una alta metalicidad desde antes de que se formara la Tierra, este efecto podría reducir o incluso eliminar la posibilidad de que un brote de rayos gamma largo tuviera lugar en la Vía Láctea en los últimos mil millones de años. No se conoce una dependencia de la metalicidad semejante para los brotes de rayos gamma cortos. Por lo tanto, según su tasa local y las propiedades del haz, la posibilidad de que un suceso cercano pudiera tener un gran impacto en la Tierra en algún momento de su vida geológica puede ser aún significativa.
Brote de rayos gamma
Aún se conoce muy poco sobre la manera en que los brotes de rayos gamma transforman la energía en radiación, y hasta el 2007 seguía sin adoptarse un modelo general aceptado sobre cómo tiene lugar este proceso. Cualquier modelo de emisión de BRG debe explicar el proceso físico para generar emisiones de rayos gamma que se correspondan con las diversas curvas lumínicas, espectro y otras características observadas. La necesidad de explicar una eficiencia energética tan extrema, como se infiere de algunas explosiones, sigue siendo el gran desafío a batir: algunos brotes de rayos gamma pueden convertir hasta la mitad (o más) de la energía de la explosión en rayos gamma. Las observaciones recientes de la brillante contrapartida óptica de GRB 080319B, cuya curva lumínica se ha correlacionado con la curva lumínica de los rayos gamma, sugieren que el efecto Compton inverso puede ser el proceso dominante en algunos eventos. En este modelo, los fotones de baja energía preexistentes se dispersan debido a los electrones relativistas que se encuentran dentro de la explosión, incrementando su energía de forma considerable y transformándolos en rayos gamma.
Contador Geiger
Hay un tipo particular de instrumento gamma conocido como un detector de "punto caliente", que tiene el tubo detector en el extremo de una varilla larga o de un conducto flexible. Se utiliza para medir ubicaciones gamma de alta radiación, protegiendo al operador por medio de un blindaje y mediante la operación a distancia.
Brote de rayos gamma
Los avances en la primera década del siglo XXI incluyen el reconocimiento de los brotes de rayos gamma de corta duración como una clase aparte (probablemente debido a la fusión de estrellas de neutrones y no asociado con las supernovas), el descubrimiento de actividad extendida, errática y en forma de llamaradas en longitudes de onda de rayos X que dura varios minutos después de la mayoría de los BRG, y el descubrimiento de los objetos más luminosos (GRB 080319B) y más distantes (GRB 090423) en el universo.
Escaneo de carga
Los sistemas de radiografía de rayos gamma capaces de explorar camiones usan normalmente cobalto-60 o cesio-137 como fuente radiactiva y una torre vertical de detectores gamma. Esta cámara gamma produce una imagen. La dimensión horizontal de la imagen se produce moviendo el camión o el hardware de escaneo. Las unidades de cobalto-60 usan fotones gamma con una energía media de 1.25 MeV, que puede atravesar el acero hasta 15-18 cm. Los sistemas proporcionan imágenes de buena calidad que pueden utilizarse para identificar la carga y compararla con el manifiesto, para intentar detectar alguna anomalía. También puede identificar zonas de alta densidad, demasiado gruesas para ser penetradas, que serían las más propensas a ocultar amenazas nucleares.
Brote de rayos gamma
Surgieron gran cantidad de teorías para explicar estos brotes, muchas de las cuales sugerían que éstos habían tenido su origen en la Vía Láctea. Hubo escasos avances hasta 1991, cuando se creó el Observatorio de rayos gamma Compton y su experimento "Burst And Transient Source Experiment" (BATSE), un detector de rayos gamma con una gran sensibilidad. Este instrumento proporcionó información crucial que indicaba que la distribución de los BRG era isotrópica —no sesgada hacia cualquier dirección en particular en el espacio, como el plano galáctico o el centro galáctico. Debido a la forma aplanada de la Vía Láctea, las fuentes dentro de nuestra propia galaxia se concentran sobre todo cerca del plano galáctico por lo que la ausencia de un patrón en el caso de los BRG aportaba pruebas concluyentes de que éstos provienen de más allá de la Vía Láctea. Sin embargo, algunos modelos alternativos consideran que las estrellas de neutrones que escapan de la Vía Láctea a gran velocidad están distribuidas de forma isotrópica vistas desde la Tierra y podrían ser las fuentes de los brotes de rayos gamma.
Giant GRB Ring
Tanto el "Giant GRB Ring" como la "Gran Muralla de Hércules-Corona Boreal" fueron descubiertos a través del mapeo de brotes de rayos gamma que suceden en áreas remotas del universo, utilizando instrumentos ubicados en la Tierra y satélites en órbita se ha creado el Gamma Ray Burst Online Index, catálogo que recoge estallidos de rayos gamma registrados. De esta manera, se identificaron 9 estallidos de rayos gamma ubicados a una distancia de la Tierra entre 2672 y 2866 megaparsec, y desplazamientos al rojo 0,785 principio cosmológico que cree, a tales magnitudes, que el Universo es homogéneo e isótropo. Como alternativa a una estructura circular real, podría ser la proyección de una esfera donde las explosiones de rayos gamma han ocurrido en un intervalo de aproximadamente 250 millones de años. Finalmente, se calculó la masa total del Giant GRB Ring, que se estima en 10 - 10 masas solares en el caso de una estructura de anillo, y 10 - 10 masas solares en el caso de una esfera.
Efectos de las armas nucleares
Los rayos gamma y el resto de radiación directa emitida por las reacciones nucleares ya está lejos del epicentro. Mientras tanto, las moléculas de aire se han disociado por completo, los átomos libres resultantes se han ionizado y sus orbitales más interiores se hallan sobreexcitados por lo que hay una enorme energía potencial contenida en los átomos a punto de liberarse en cuestión de microsegundos. Y todo esto ha sido inducido por la citada radiación ionizante. El 80% de la energía inicial de la bomba. Pocos instantes después estos átomos empiezan a recuperar estados menos energéticos. Los electrones disminuyen sus niveles de excitación en cascada, nivel a nivel y algunos iones empiezan ya a capturar los primeros electrones libres. Ambos fenómenos, la captura de electrones y las desexcitaciones en cascada, son fuente de radiación. Inicialmente es radiación en alta frecuencia pero en seguida decae y se va imponiendo la radiación térmica (infrarrojos, ola de calor) y la visible (flash de luz). Esto es porque los fotones ionizantes o excitantes son más energéticos que los reemitidos en las capturas y desexcitaciones subsiguientes. Este fenómeno cuántico provoca la aparición en cuestión de pocos microsegundos de un flujo enorme de radiación térmica que se propaga naturalmente, a velocidad c.
IceCube
Cuando los protones chocan ya sea el uno con el otro, o con fotones, por lo general se producen piones. Los piones cargados decaen a neutrinos mientras que los piones neutrales decaen a rayos gamma. Es posible que el flujo de neutrinos y el flujo de rayos gamma puedan coincidir en ciertas fuentes tales como brotes de rayos gamma ("GRB" por sus siglas en inglés) y restos de supernova, indicando la naturaleza evasiva de su origen. Para esta meta, los datos de IceCube se podrían utilizar conjuntamente con detectores de rayos cósmicos como HESS o MAGIC.
Cámara gamma
Consiste en inyectar por vía endovenosa una muy pequeña cantidad (unos 3 a 5 cc) de una sustancia que contiene material radiactivo (trazador radiactivo). De acuerdo al tipo de estudio que quiera hacerse, lo que se desee observar, etc., se inyectan distintas sustancias (tecnecio, talio, etc.), y se puede agregar una prueba de esfuerzo (ergometría) o no.
High Energy Gamma Ray Astronomy
Un segundo tipo de detector fue AIROBICC (del inglés AIRshower Observation By angle Integrating Cherenkov Counters). AIROBICC estaba formado por 49 tubos fotomultiplicadores de grandes dimensiones (unos 20 cm de diámetro) abiertos al cielo y cubriendo un campo de visión muy amplio (1 estereoradián). Cada fotomultiplicador estaba protegido de la luz y de las condiciones atmosféricas adversas dentro de una caseta cuya tapa se abría al cielo en noches sin luna. Formaban una red de 7 por 7 detectores cubriendo una extensión de 200 metros por 200 metros. La medida de la carga y el tiempo de llegada de la cascada atmosférica extensa en cada uno de los detectores permitía calcular la dirección de llegada y la energía del rayo cósmico o gamma primario. Detectaba rayos gamma por encima de 10eV.
Bomba sucia
La situación variará según el tipo de radiación que emita la fuente. En el caso de los rayos gamma estos atraviesan sin dificultad la ropa y la piel y afectan sobre todo de forma externa, y no tanto de forma interna (isótopos emisores gamma son el Cobalto-60 y el Cesio-137). Los emisores beta afectan de forma externa y sobre todo interna, con lo que son más peligrosos si se inhalan o ingieren (un isótopo beta puro es el Estroncio-90 por ejemplo). Los emisores alfa no afectan de forma externa, y sí cuando son inhalados (respirados con el aire) o ingeridos (con la comida o por la resuspensión). Esto es así porque la radiación alfa es poco penetrante y no puede atravesar la ropa o la piel (un isótopo emisor alfa es el Plutonio-238). Sin embargo, la radiación alfa dentro del cuerpo tiene un peligro o Efectividad Biológica Relativa (RBE) 20 veces mayor que los otros dos tipos. Los daños que produjeran efectos inmediatos (tales como quemaduras) solo podrían ocurrir bajo determinadas hipótesis, como la fractura de la fuente radiactiva en lugar de su dispersión.
GRB 970508
El jueves 8 de mayo de 1997, el observatorio de rayos gamma del BeppoSAX registró un brote de rayos gamma que duró aproximadamente 15 segundos. Fue también detectado por la sonda espacial robótica Ulysses, destinada al estudio del Sol, y por el "Burst and Transient Source Experiment" (BATSE) alojado en el observatorio de rayos gamma Compton. También fue registrado por el campo visual de una de las cámaras de rayos X del BeppoSAX. A las pocas horas, el equipo responsable de BeppoSAX localizó el origen del brote en una pequeño área alrededor de la posición real con un error de medición de aproximadamente 10 minutos de arco, la medición más exacta hasta el momento.
Radiocirugía
En 1968, desarrollaron el bisturí de rayos gamma (Gamma-knife), un nuevo dispositivo en exclusiva para la radiocirugía, que consistía de las fuentes radiactivas de cobalto-60 colocado en una especie de casco con los canales centrales para la irradiación, usando rayos gamma. En la última versión de este dispositivo, 192 fuentes de cobalto radiactivo radiación gamma directo al centro de un casco, donde se inserta la cabeza del paciente. Esto se llama el Leksell Gamma Knife Perfexion.
Rayos gamma
Cuando un rayo gamma pasa a través de la materia, la probabilidad de absorción en una capa fina es proporcional al grosor de dicha capa. Esto implica decrecimiento exponencial de la intensidad. siendo:
Observatorio de Rayos Gamma HAWC
El equipo electrónico de HAWC mide el tiempo y la cantidad de luz detectada en cada uno de los 1200 tubos fotomultiplicadores, y es tan sensible que con esta información es capaz de reconstruir la dirección de propagación y la energía de cada cascada atmosférica que es detectada. Además sobre la base de esta información es posible distinguir si la cascada fue iniciada por un rayo gamma o por un rayo cósmico. Es a través de los datos obtenidos por HAWC que los científicos que participan en el observatorio son capaces de inferir el lugar en el Universo en que los rayos gamma se originaron.
Contador Geiger
Los contadores Geiger son ampliamente utilizados para detectar radiación gamma, y para ello se utiliza el tubo sin ventanas. Sin embargo, la eficiencia es generalmente baja debido a la mala interacción de los rayos gamma en comparación con las partículas alfa y beta. Por ejemplo, un tubo G-M de acero al cromo presenta sólo un 1% de eficiencia en un amplio intervalo de energías.
Espectro invisible
El espectro invisible, es la parte del Espectro electromagnético que no puede ser vista por el ojo humano, está enmarcada por dos regiones de la luz: los rayos infrarrojos (rayos infrarrojos, señal de televisión, señales de radio, microondas y la radiación térmica) en una frecuencia de onda por debajo de la contenida por el color rojo (longitud de onda más larga); y los rayos ultravioletas (los rayos ultravioletas, los rayos X, los rayos gamma), que se encuentra por arriba de la frecuencia de onda del color violeta (longitud de onda más corta).
Paul Ulrich Villard
Villard se graduó en la École Normale Supérieure en 1881 y enseñó en varios liceos, terminando en un liceo de Montpellier. Mantendría un puesto en el laboratorio de la Escuela Normal Superior hasta su jubilación. Cuando descubrió lo que hoy llamamos los rayos gamma, Villard trabajaba en el Departamento de Química de la École Normale Supérieure en la calle de Ulm, Paris.
Brote de rayos gamma
Ningún proceso conocido del Universo puede producir tal cantidad de energía en tan corto periodo de tiempo. Sin embargo, se piensa que los brotes de rayos gamma consisten en explosiones altamente direccionales, donde la mayor parte de la energía de la explosión se focaliza en estrechos chorros relativistas que viajan a velocidades superiores a un 99.995 % de la velocidad de la luz. La anchura angular aproximada del chorro (en otras palabras, el grado de concentración del chorro) puede estimarse directamente observando los «patrones del chorro» en las curvas de luminosidad de la postluminiscencia, esto es el período temporal tras el cual la postluminiscencia comienza súbita y rápidamente a desvanecerse, debido a que el chorro aminora su velocidad y deja de proyectar su radiación tan eficazmente como antes. Las observaciones sugieren variaciones significativas en el ángulo del chorro de entre 2 y 20 grados.
Corrección gamma
La corrección gamma, no-linealidad gamma, codificación gamma, o simplemente gamma, es como se denomina cierta operación no lineal que se usa para codificar y decodificar luminancia o valores triestimulos en sistemas de video o imagen. La corrección gamma es, en su forma más sencilla, definida por la siguiente ley de potencias:
Kilonova
La primera detección clara de una kilonova fue asociada con la explosión de rayos gamma de corta duración GRB 130603B. Esta explosión de rayos gamma se produjo en una galaxia relativamente cercana, permitiendo que la emisión infrarroja de la kilonova pudiera ser detectada utilizando el telescopio espacial Hubble.
Rayos gamma
A pesar de las propiedades cancerígenas, los rayos gamma también se utilizan para tratamiento de ciertos tipos de cáncer. En el procedimiento llamado cirugía "gamma-knife", múltiples rayos concentrados de rayos gamma se dirigen hacia células cancerosas. Los rayos se emiten desde distintos ángulos para focalizar la radiación en el tumor, a la vez que se minimiza el daño a los tejidos de alrededor.
Registro de rayos gamma
Esta técnica consiste en medir el espectro, o el número y la energía de los rayos gamma emitidos como radioactividad natural por la formación. Existen tres fuentes naturales de radioactividad natural en la Tierra: K, Th y U. Estos isótopos radioactivos emiten rayos gamma con niveles de energía característicos. La cantidad y energía de estos rayos gamma pueden medirse en un detector de centelleo. Un registro de espectroscopía de rayos gamma naturales se presenta generalmente como un registro de rayos gamma totales y la fracción en peso de potasio (%), torio (ppm) y uranio (ppm). Los estándares principales para las fracciones en peso son formaciones con cantidades conocidas de los tres isótopos. Los registros de espectroscopía de rayos gamma naturales fueron introducidos a comienzos de la década de 1970, si bien han sido estudiados desde la década de 1950.
Cámara gamma
La cámara gamma es un equipo que permite realizar estudios de Medicina Nuclear mediante la inyección endovenosa o inhalación de sustancias radiactivas en cantidades científicamente comprobadas inocuas para el organismo. Este material se aloja en diferentes órganos permitiendo la visualización del mismo mediante la radiación emitida y captada por el cabezal de la máquina.
Registro de rayos gamma
El registro de rayos gamma es un método para medir la radiación natural emitida por una formación. Este método permite caracterizar rocas o sedimentos presentes en el subsuelo durante la perforación de un pozo de petróleo, gas, agua, o incluso en la industria minera.
Cámara gamma
La cámara gamma o gammacámara es un dispositivo de captura de imágenes, comúnmente utilizado en medicina nuclear como instrumento para el estudio de enfermedades. Consta de un equipo de detección de radiación gamma. Esta radiación procede del propio paciente a quien se le inyecta, generalmente por vía intravenosa, un trazador radiactivo (radioisótopo). La modalidad de diagnóstico clínico que realizan las gammacámaras se denomina gammagrafía. A partir de varias proyecciones o cortes bidimensionales se puede realizar una reconstrucción tridimensional que es lo que se denomina un SPECT (tomografía computarizada por emisión simple de fotones).
Nebulosa de Monoceros
Las regiones brillantes en rayos X de la nebulosa de Monoceros se correlacionan bien con los filamentos de luz visible, pero ninguna de sus seis fuentes puntuales corresponde a una estrella de neutrones. También emite rayos gamma, que probablemente se originan a partir de interacciones de partículas aceleradas en el resto de la supernova. Esta emisión se puede explicar por la desintegración de piones neutros producidos en interacciones nucleón-nucleón de hadrones acelerados con gas interestelar. Asimismo, se ha descubierto una fuente de rayos gamma de muy alta energía (VEH), denominada HESS J0632+057, detectada por primera vez en energías de TeV por el sistema estereoscópico de alta energía (H.E.S.S). El objeto está ubicado cerca del borde del remanente y se piensa que es un sistema binario emisor de rayos gamma.
Rayos X
Los rayos X son una radiación corpuscular de la misma naturaleza que las ondas de radio, las ondas de microondas, los rayos infrarrojos, la luz visible, los rayos ultravioleta y los rayos gamma. La diferencia fundamental con los rayos gamma es su origen: los rayos gamma son radiaciones de origen nuclear que se producen por la desexcitación de un nucleón de un nivel excitado a otro de menor energía y en la desintegración de isótopos radiactivos, mientras que los rayos X surgen de fenómenos extranucleares, a nivel de la órbita electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones. La energía de los rayos X en general se encuentra entre la radiación ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente. Los rayos X son una radiación ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionización de los átomos de la misma, es decir, origina partículas con carga (iones).
Radiación de Cherenkov
El efecto Cherenkov es de gran utilidad en los detectores de partículas donde la susodicha radiación es usada como trazador. Particularmente en los detectores de neutrinos en agua pesada como el Super-Kamiokande. También en el tipo de telescopio conocido como telescopio Cherenkov como el telescopio MAGIC y el observatorio de rayos gamma HAWC, que detectan la luz Cherenkov producida en la atmósfera terrestre generada por la llegada de rayos gamma de muy alta energía procedentes del espacio. Los rayos gamma no tienen carga eléctrica, pero al incidir con los átomos de la atmósfera terrestre se produce una cascada de partículas que sí tienen carga eléctrica.
Corrección gamma
Un error común es pensar que la codificación gamma se desarrolló para compensar las características de entrada y salida del tubo de rayos catódicos (CRT por sus siglas en inglés). En las pantallas CRT la corriente de electrones, y en consecuencia la intensidad de la luz, varía de forma no lineal con relación al voltaje aplicado. Modificar la señal de entrada mediante compresión gamma puede cancelar esta no linealidad para que la imagen de salida tenga la luminancia deseada. Sin embargo, el gamma del dispositivo de visualización no es factor en la codificación gamma de imágenes y vídeo — necesitan codificación gamma para maximizar la calidad visual de la señal, independientemente del gamma del dispositivo de visualización. La similitud entre la física de los tubos de rayos catódicos con la inversa de la función gamma necesaria para transmitir vídeo es una combinación de suerte e ingeniería que simplificó los circuitos electrónicos en las primeras televisiones.
Escaneo de carga
Los materiales radiológicos emiten fotones gamma, que los detectores de radiación gamma, también llamados monitores de radiación del portal (MRP), detectan bien. Los sistemas utilizados actualmente en los puertos de los EE. UU. (y acerías) utilizan varios (generalmente 4) paneles de PVT grandes como centelleadores y se pueden usar en vehículos que se desplacen hasta a 16 km/h.
Mecanismos de emisión de brotes de rayos gamma
Algunos brotes de rayos gamma han demostrado evidencia de un componente adicional de emisión retardada a energías superiores a los GeV. Si un progenitor GRB, como una estrella Wolf-Rayet, explotara dentro de un cúmulo estelar, la onda de choque resultante genera rayos gamma al dispersar fotones de estrellas vecinas. El 30% de las estrellas tipo Wolf-Rayet están ubicadas en grupos densos de estrellas «tipo O» con campos de radiación ultravioleta intensa, el modelo de colapsar sugiere que este tipo de estrellas son probablemente progenitores de GRB; se espera que parte de los GBR se generen en este tipo de ambiente, pues la materia expulsada de la explosión se ralentiza e interactúa con fotones en ondas UV, por lo que ganan energía y generan rayos gamma.
Rayos gamma
Pasando a través de la materia, la radiación gamma ioniza principalmente de tres maneras: efecto fotoeléctrico, efecto Compton y creación de pares.
High Energy Gamma Ray Astronomy
Consistía en numerosos tipos de detectores que detectaban las partículas secundarias de cascadas atmosféricas extensas iniciadas en la atmósfera por rayos cósmicos o rayos gamma de energías entre 10eV y 10eV. Los detectores de cascadas de menor energía eran telescopios Cherenkov equipados con cámaras de tubos fotomultiplicadores. Eran sensibles a cascadas por encima de 350 GeV, pero tenían que ser apuntados en la dirección precisa del objeto a estudiar y sólo podían encenderse en noches sin luna. Tenían campos de visión de unos cinco grados de diámetro. Hubo hasta un total de seis telescopios de este tipo en funcionamiento. Cinco de ellos constituyeron el primer sistema estereóscopico de telescopios Cherenkov del mundo.
Imagen médica
La Gammacámara permite obtener imágenes morfológicas y funcionales a partir de la detección de radiación gamma procedente del interior del paciente. Se basa en un detector de centelleo sólido y proporciona imágenes bidimensionales. La Gamacámara en modo SPECT consiste en una Gammacámara con uno o más cabezales detectores giratorios que permiten la adquisición de proyecciones desde distintos ángulos alrededor de un eje central. A partir de las proyecciones, mediante algoritmos de reconstrucción, se obtiene la distribución tridimensional del trazador en el organismo.
Kesteven 73
Estudios en el infrarrojo claramente detectan este resto de supernova en la banda de 24 μm. Esta emisión en infrarrojo se ha atribuido bien a granos calentados por colisiones en el plasma caliente, o bien a ciertas líneas de emisión nebular con una pequeña contribución a la emisión continua del polvo producido en el remanente. Por otra parte, se ha detectado una fuente de rayos gamma extendida cuyo centroide está al oeste de Kesteven 73. El espectro de rayos gamma no puede ser reproducido por emisión leptónica pura, ni por emisión pura del magnetar —véase más abajo—, siendo necesaria una componente debida a emisión hadrónica.
Radiación electromagnética
La última parte del espectro electromagnético que se descubrió se asoció con la radiactividad. Henri Becquerel descubrió que las sales de uranio causaban el empañamiento de una placa fotográfica no expuesta a través de un papel de cobertura de una manera similar a los rayos X, y Marie Curie descubrió que solo ciertos elementos emitían estos rayos de energía, y pronto descubrió la intensa radiación del radio. La radiación de la pechblenda fue diferenciada en rayos alfa (partículas alfa) y rayos beta (partículas beta) por Ernest Rutherford a través de una simple experimentación en 1899, pero se demostró que eran tipos de radiación de partículas cargadas. Sin embargo, en 1900, el científico francés Paul Villard descubrió un tercer tipo de radiación de radio con carga neutra y especialmente penetrante, y después de describirlo, Rutherford se dio cuenta de que debía ser un tercer tipo de radiación, que en 1903 denominó rayos gamma. En 1910, el físico británico William Henry Bragg demostró que los rayos gamma son radiación electromagnética, no partículas, y en 1914 Rutherford y Edward Andrade midieron sus longitudes de onda, encontrando que eran similares a los rayos X pero con longitudes de onda más cortas y mayor frecuencia.
Magdalena González Sánchez
Es iniciadora y colaboradora del observatorio de rayos gamma HAWC ("High Altitude Water Cherenkov"), localizado en el Volcán Sierra Negra en Puebla, México. También es colaboradora y partícipe de los descubrimientos del observatorio de rayos gamma Milagro.
Rayos gamma
En óptica espectrópica es bien conocido que una entidad que emite luz también puede absorber luz de la misma longitud de onda (energía del fotón). Por ejemplo un llama de sodio puede emitir luz amarilla. Además puede absorber luz amarilla de una lámpara de vapor de sodio. En el caso de los rayos gamma se puede observar en espectroscopia Mössbauer, donde se puede obtener una corrección por la energía perdida por el retroceso del núcleo y, mediante resonancia, las condiciones exactas de absorción de rayos gamma. La potencia de los rayos gamma los hace útiles para esterilización de equipo médico. Se suelen utilizar para exterminar bacterias e insectos en productos alimentarios tales como carne, setas, huevos y verduras, con el fin de mantener su frescura.
Experimento de Pound y Rebka
Esto permitió a Pound y Rebka preparar su experimento como una variación de la espectroscopia de Mößbauer. La prueba se llevó a cabo en el laboratorio Jefferson de la Universidad de Harvard. Una muestra sólida compuesta de hierro (Fe) emisor de rayos gamma fue colocada en el centro de un cono de altavoz que fue colocado junto al tejado del edificio. Otra muestra compuesta de Fe fue colocada en el sótano. La distancia entres esta fuente y el receptor era de 22.5 metros. Los rayos gamma viajaron a través de una bolsa de Mylar llena de helio, para minimizar la dispersión de los rayos gamma. Se colocó un contador de escintilación debajo de la muestra receptora de Fe para detectar los rayos gamma que no fueran absorbidas por la muestra receptora. Haciendo vibrar el cono de altavoz, la fuente de rayos gamma se movía con velocidad variable, creando así corrimientos doppler variables. Cuando el corrimiento doppler se cancela con el corrimiento al rojo gravitacional, la muestra receptora absorbe rayos gamma y el número de rayos gamma detectado por el contador de escintilación disminuye de forma acorde. La variación en absorción puede ser relacionada con la fase de la vibración del altavoz, por tanto con la velocidad de la muestra emisora, y por tanto con el corrimiento doppler. Para compensar posibles errores sistemáticos, Pound y Rebca variaron la frecuencia del altavoz entre 10Hz y 50Hz, intercambiando la fuente y el receptor-detector, y usaron diferentes altavoces (ferroeléctricos y electroimanes móviles transductores).
Brote de rayos gamma
Los eventos con una duración menor que dos segundos se clasifican como brotes de rayos gamma cortos. Hasta 2005 no habían sido detectadas postluminiscencias asociadas a los eventos cortos y poco se sabía acerca de su origen. Desde entonces, gran cantidad de BRG han sido localizados junto con su postluminiscencia en regiones con poca o casi ninguna formación estelar, incluyendo las grandes galaxias elípticas y el medio intracúmulo. Esto excluye una posible asociación con la muerte de estrellas masivas, confirmando que los eventos cortos son físicamente distintos de los largos. La naturaleza real de estos brotes (e incluso la precisión del sistema de clasificación actual) aún es desconocida, aunque la teoría actual es que surgen de las fusiones de estrellas binarias de neutrones. Una pequeña fracción de los brotes de rayos gamma cortos está asociada probablemente con un fenómeno que ocurre en galaxias cercanas, conocido como llamaradas de rayos gamma suaves.
Espectro electromagnético
La radiación gamma es un tipo de radiación electromagnética producida generalmente por elementos radiactivos o procesos subatómicos como la aniquilación de un par positrón-electrón. Este tipo de radiación de tal magnitud también es producida en fenómenos astrofísicos de gran violencia.
Rayos gamma
La energía de esta naturaleza se mide en megaelectronvoltios (MeV). Un MeV corresponde a fotones gamma de longitudes de onda inferiores a 10 m o a frecuencias superiores a 10 Hz.
GRB 080916C
GRB 080916C denomina a una enorme explosión de rayos gamma, también conocidas como GRB, a las 06:12 UTC. Esta explosión estableció un nuevo récord sobre el objeto más lejano que puede verse a simple vista. Además, esta explosión supera en 2,5 millones de veces a las más brillantes supernovas conocidas hasta la fecha, que son GRB 080319B y SN 2005ap.
Registro de rayos gamma
El registro de rayos gamma, al igual que otros registros similares de pozo, se realiza descendiendo un instrumento tubular en el pozo perforado y registrando la variación en la emisión de rayos gamma con la profundidad a medida que la herramienta es izada hacia la superficie. En los Estados Unidos, los instrumentos comúnmente suelen registrar cada intervalos de 1-2 pies. La radiación gamma normalmente se registra en unidades API, especialmente en la industria petrolera, donde este tipo de unidad suele ser la más empleada.
Astronomía
A energías por encima de unas decenas de GeV, los rayos gamma solo se pueden observar desde el suelo usando los llamados telescopios Cherenkov como MAGIC. A estas energías el universo también puede estudiarse usando partículas distintas a los fotones, tales como los rayos cósmicos o los neutrinos. Es el campo conocido como Física de Astropartículas.
Telescopio Fermi
El instrumento principal de Fermi es el telescopio de gran área ('Large Area Telescope') "LAT", con el que se está mapeando todo el cielo en busca de fenómenos astrofísicos como núcleos activos de galaxia, púlsares o restos de supernova. LAT detecta el rayo gamma mediante una reacción de producción de un par electrón-positrón. La dirección de este par, de la que luego se extrae la del rayo gamma incidente, se mide en un detector de silicio (un "tracker"). La energía del par se mide después en un calorímetro de yoduro de cesio. El rango de energía de los rayos gamma a los que es sensible LAT es de 20 mega-electronvoltios (30 MeV) a 300 giga-electronvoltios (300 GeV). Su campo visual es de aproximadamente un 20% del cielo.
Radiografía
Los rayos gamma son producidos por el núcleo de isótopos radioactivos sometidos a la desintegración debido a su inestabilidad básica. Los isótopos son variedades de un mismo elemento químico que tienen diferente peso atómico. El elemento y sus isótopos tienen idéntico número de protones en el núcleo pero diferente número de neutrones. Entre los elementos conocidos hay más de 800 isótopos de los cuales más de 500 son radiactivos. La longitud de onda y la intensidad de las ondas gamma están determinadas por las características de la fuente de isótopo y no puede cambiarse ni controlarse.
Astronomía de alta energía
Desde 1991 hasta 2000 funciona el primer gran telescopio de rayos gamma, el Compton Gamma Ray Observatory o CGRO, que se dedicó al estudio de los estallidos de rayos gamma y de los núcleos de galaxias, las fuentes de rayos cósmicos más energéticos.
Cámara gamma
El puede ser seguido en el cuerpo del paciente por la cámara gamma logrando así establecer con mayor facilidad el diagnóstico médico. El análisis que ofrecen las gammagrafías es, sobre todo, funcional y no tanto anatómico como es el caso de las radiografías. Servirán pues para evaluar que el metabolismo del paciente funciona correctamente adhiriendo trazadores por ejemplo a plaquetas, eritrocito, glóbulos rojos u otras células de las que se quiera comprobar su correcto funcionamiento. También se pueden marcar moléculas como la glucosa que permiten evaluar qué áreas del cerebro se activan (consumen más glucosa) en determinados momentos.
Radiografía
La intensidad de los rayos gamma se mide a menudo en roentgens por hora o siéverts por hora a un pie; una medida de la radiación emitida en un dado período de tiempo a una distancia fija. La actividad (cantidad de material radiactivo) de una fuente de rayos gamma determina la intensidad de su radiación. La actividad de una fuente artificial de un radioisótopo está determinada por la efectividad del bombardeo de neutrones que crearon el isótopo. La medida de la actividad es el curie (becquerel) (3.7 x 1010 desintegraciones por segundo).
Astronomía de rayos gamma
La astronomía de rayos gamma es a veces llamada la del universo "violento" debido a que las fuentes de rayos gamma son, por lo general, explosiones de supernova, colisiones a gran velocidad, chorros de partículas, agujeros negros, etc.
GRB 970508
GRB 970508 fue un brote de rayos gamma detectado el 8 de mayo de 1997 a las 21:42 UTC. Un brote de rayos gamma ("GRB" en sus siglas en inglés) es un destello de gran luminosidad, asociado a una explosión en una galaxia lejana, con producción de rayos gamma, la forma más energética de la radiación electromagnética. Frecuentemente son seguidos por una duradera luminiscencia residual de radiación a longitudes de onda mayores (rayos X, radiación ultravioleta, luz visible, radiación infrarroja y radiofrecuencia).
Brote de rayos gamma
Diversos modelos acerca del origen de los rayos gamma postulaban que el brote inicial de rayos gamma debería estar seguido por una emisión en longitudes de onda mayores que se desvanecería lentamente. El origen de esta emisión son las colisiones entre el material expulsado durante la explosión estelar y el gas interestelar. Las primeras búsquedas para esta «luminiscencia» (denominada postluminiscencia) fueron fallidas, en gran parte debido a las dificultades para observar rápidamente la posición del brote en esas longitudes de onda inmediatamente después de la explosión inicial. El gran avance llegó en febrero de 1997 cuando el satélite artificial BeppoSAX detectó un brote de rayos gamma (GRB 970228) y su cámara de rayos X detectó la emisión decreciente en rayos X. El telescopio William Herschel de La Palma identificó 20 horas más tarde una contrapartida óptica que también se desvaneció. Una vez que el BRG se desvaneció, las imágenes permitieron identificar una débil y distante galaxia en dirección al resplandor óptico del BRG.
Sistema estereoscópico de alta energía
En 2005, se anunció que H.E.S.S. había detectado ocho nuevas fuentes de rayos gamma de alta energía, duplicando el número conocido de dichas fuentes. A partir de 2014, H.E.S.S. descubrió más de 90 fuentes de rayos gamma de Tera-Electronvolt.
Astronomía de rayos gamma
La radiación gamma es extremadamente potente, su detección requiere aparatos de grandes dimensiones, formados por una serie de gruesas placas metálicas. Su funcionamiento guarda ciertas similitudes con el del contador Geiger.
Gammagrafía ósea
Una gammagrafía ósea es una prueba de medicina nuclear para encontrar ciertas anormalidades en los huesos. Se utiliza sobre todo para ayudar a diagnosticar: cáncer de los huesos o cáncer que se ha diseminado (metástasis) hasta el hueso, la localización de algunas fuentes de inflamación en los testículos (por ejemplo, dolor óseo, tales como dolor de espalda debido a una fractura), el diagnóstico de las fracturas que pueden no ser visibles en las tradicionales imágenes de rayos X, y la detección de daños en los huesos debido a ciertas infecciones y otros problemas.
GW170817
El haz de rayos gamma GRB 170817A fue descubierto por el telescopio Fermi, con una alerta automática emitida tan solo 14 segundos tras la detección. Después de la circular LIGO/Virgo, unos 40 minutos más tarde, el procesamiento manual de datos del telescopio de rayos gamma INTEGRAL también lo detectó. La diferencia en el tiempo de llegada entre Fermi e INTEGRAL ayudó a mejorar la localización del origen de la señal en el firmamento.
Gammagrafía ósea
Las gammagrafías óseas en medicina son un método más de una serie de métodos de formación de imágenes óseas, los cuales se utilizan para detectar visualmente anormalidades óseas. Este tipo de estudios por imágenes incluyen imágenes por resonancia magnética (RMN), tomografía computarizada (TC), radiografía simple y en el caso de la medicina nuclear "gammagrafías óseas". Sin embargo, una gammagrafía ósea es una prueba funcional, lo que significa que mide un aspecto del metabolismo óseo o remodelación ósea, lo que las otras técnicas de imagen no hacen. La gammagrafía ósea nuclear compite con el PET (Tomografía de emisión de positrones) para ver el metabolismo anormal de los huesos, pero la ventaja de la gammagrafía es que es considerablemente menos costoso.
Cherenkov (telescopio)
La técnica de imagen atmosférica Cherenkov ha permitido el desarrollo de una nueva astronomía de rayos gamma en energías superiores a 100 GeV. El telescopio pionero fue el telescopio de 10 metros de la Observatorio Whipple que detectó por primera vez una fuente de rayos gamma (la Nebulosa del Cangrejo) que fue identificado como uno de los objetos celestes más brillantes en rayos gamma el 1967. en este nivel de energía. Actualmente (2009), casi un centenar de fuentes han sido identificadas usando esta técnica. Los observatorios más importantes son el proyecto de Estados Unidos VERITAS, el mexico-estadounidense Observatorio de Rayos Gamma HAWC y los proyectos europeos HESS y telescopio MAGIC.
Tomografía por emisión de positrones
PET mide concentraciones de radioiósotopos a través de los rayos gamma que se emiten. Hay que tener en cuenta que los rayos gamma se atenúan por los tejidos que atraviesan. No todos los tejidos absorben la misma cantidad de radiación por tanto,para no falsear las medidas de concentración es necesario obtener el mapa de atenuación para corregir las lecturas de PET.
Astronomía de rayos gamma
En 1977 la NASA anunció sus planes para construir un gran observatorio de rayos gamma. El Observatorio de rayos gamma Compton (CGRO) fue diseñado en los años 80 y lanzado en el año 1991. El satélite portaba instrumental que implemetaba la resolución y temporalidad de las observaciones de rayos gamma efectuadas hasta ese momento.