COSI, desvelando los misterios del Universo

Colisiones de estrellas de neutrones, púlsares, materia oscura… los misterios del universo nos esperan, y COSI es uno de los nuevos instrumentos encargados de revelarlos.

COSI es un telescopio de Rayos Gamma con una sensibilidad mucho mayor que nada que se haya visto antes.

Su nombre viene de Compton Spectrometer and Imager, y el grupo encargado del proyecto pretende sacar a luz varios de los misterios que aún quedan por revelar.

El telescopio puede detectar Rayos Gamma con energía por debajo de 5 millones de electrón voltios. (MeV), hasta los 0.2 MeV.

COSI lleva décadas gestándose. En el 2005 el grupo de investigadores empezó a hacer pruebas de vuelo con globos.

CONSECUCIÓN DE IMÁGENES DE LOS VUELOS DE COSI

Las 3 últimas pruebas fueron una mezcla de éxitos y fracasos, desde los gélidos cielos de la Antártida hasta las increíbles costas de Perú, y aún con la cancelación en el 2020 del último vuelo debido al COVID-19, COSI ha seguido adelante, y ahora, en el 2025, podemos ver los objetivos de la misión y mirar hacia el 2027 con anhelo, cuando será lanzado a órbita.

El primer objetivo de esta misión es revelar más detalles sobre los positrones galácticos

Un positrón es la antipartícula del electrón, tiene la misma masa y espín que un electrón, pero su carga es positiva (+1e) en lugar de negativa. Fueron predichos por Paul Dirac en 1928 y descubiertos por Carl David Anderson en 1932.

El origen de esta antipartícula, específicamente la que nos llega en los rayos galácticos, pueden ser varios.

• Púlsares, o estrellas de neutrones que giran rápidamente, y emiten radiación de forma periódica.

• Estrellas masivas que explotan. Cuando estas estrellas terminan su vida, dejan atrás elementos radiactivos que decaen en partículas más ligeras, incluyendo positrones.

Estudiar los positrones galácticos es crucial porque nos puede dar pistas fundamentales sobre algunos de los mayores misterios del universo:

1. Naturaleza de la Materia Oscura: El «exceso» de positrones en los rayos cósmicos es una de las anomalías más intrigantes. Si se confirma que una parte significativa de estos positrones proviene de la aniquilación de partículas de materia oscura, sería una prueba directa de su existencia y nos ayudaría a comprender su composición y propiedades. Esto tendría implicaciones revolucionarias para la física de partículas y la cosmología.

2. Fuentes Astrofísicas de Rayos Cósmicos: Distinguir entre las diferentes fuentes de positrones (púlsares, restos de supernovas, etc.) nos permite entender mejor los mecanismos de aceleración de partículas en el universo y la distribución de estos objetos extremos en nuestra galaxia.

3. Composición y evolución de la Galaxia: La forma en que los positrones interactúan con los campos magnéticos y el gas en la Vía Láctea nos puede dar información sobre la estructura de nuestra galaxia y los procesos que ocurren en su centro.

4. Entendimiento de la Antimateria: Aunque la antimateria es rara en el universo observable, su estudio es fundamental para comprender las leyes fundamentales de la física.

Revelar la formación de elementos galácticos

Al observar la luz producida por elementos específicos y compararla con la luz de diferentes isótopos nos revela información sobre la evolución de estrellas masivas y las explosiones supernova con las que terminan su “vida”. Estas mediciones son solo visibles en el rango de rayos-gamma que COSI podrá detectar.

Aprender más sobre entornos extremos con polarización

Las mediciones de polarización nos darán información sobre cómo se producen y la forma de la fuente. COSI va a medir la polarización de los rayos-gamma emanados por agujeros negros en acreción en el centro de las galaxias. La acreción es el proceso en el cual un agujero negro gana masa al absorber materia.

También estudiara la luz polarizada de agujeros negros más pequeños y púlsares en nuestra galaxia y los estallidos de rayos-gamma lejanos.

Estudiar la física de los eventos multi-mensajeros

La astronomía multi-mensajera combina luz con otras señales, como las ondas gravitacionales y los neutrinos, para aprender más sobre los eventos que los producen. COSI podrá detectar y localizar los estallidos de rayos-gamma permitiendo realizar observaciones rápidamente.

Uno de los ejemplos más increíbles de detección de eventos multi-mensajeros es GW170817, detectado el 17 de Agosto del 2017. Este nombre esconde un tipo de evento que parece ser el origen de varios de los elementos más pesados, como el oro y el platino.

Hablo de la fusión de 2 estrellas de neutrones. Detectada a través de las ondas gravitacionales por LIGO/Virgo, poco después se detectó una explosión de rayos gamma (por telescopios espaciales) y una posterior «kilonova» (observada en luz visible e infrarroja). Esta observación conjunta confirmó que las fusiones de estrellas de neutrones producen brotes de rayos gamma cortos.

COSI es un telescopio fascinante, y los datos que revelará seguirán los que ya hemos recopilado durante cientos de años, culminando con una larga línea de telescopios orbitales que nos acercan a la frontera de lo desconocido, dando respuestas a unas preguntas, y creando nuevas que nunca hubiéramos sido capaces de formular no fuera por esta tecnología y le gente detrás de ella, que sacrifican años de su vida en aras del conocimiento.

Agosto 2027, es la fecha dada por la NASA. Estaremos atentos, tanto a la NASA, como al cielo, donde miramos cada día con admiración, preguntándonos cómo una esfera azul en un rincón del universo ha podido descubrir tanto, y tan poco a la vez.

Un saludo desde mi rincón al tuyo, me despido hasta la próxima.