Nit 1:Apuntant els telescopis
Caçadors amb paciència
Caçadors amb paciència
Tres hores apuntant a CasA i què és el que veus? Res massa rellevant. Has fet alguna cosa malament? El codi t’està jugant una mala passada? ¿Els filtres no es comporten com haurien? El telescopi s’ha trencat? No has apuntat a les coordenades que hauries?
No. Simplement és així. Els raigs gamma són escassos. Cal paciència per caçar-los. Apuntar el telescopi durant 3 hores només et garanteix una cosa: pocs raigs gamma atraparàs.
Raigs còsmics n’hi ha molts. Però raigs gamma no hi ha tants. Per cada 30.000 còsmics, només podem esperar 1 raig gamma.
Els raigs còsmics són un soroll per als caçadors de raigs gamma. Però hi ha investigadors que justament el que volen és estudiar-los. Fins i tot han construït un detector que mesura ~ 1.000 km quadrats (Observatoris Pierre Auger). Els raigs còsmics són un misteri . No sabem d'on venen, no sabem per què n'hi ha tants.
Així que no desesperis. Només necessites més temps. Quant? Depèn.
Per veure CasA he pujat nit rere nit fins a tenir 100 hores d’observació. Mira com canvia la quantitat de raigs gamma quan augmenten les hores. Varia el nombre d’hores d’observació i mira com canvia el gràfic de Theta Quadrat.
Clarament aquí hi ha un senyal. CasA emet raigs gamma. Però no et fiïs d’aquestes imatges. Fes tu mateix el càlcul amb les dades que trobaràs a la pàgina de la dreta.
Ara que sabem, gràcies a les gràfiques, que CasA emet raigs gamma, podem trobar una manera de representar com es veuria CasA si tinguéssim unes ulleres de raigs gamma. És el més proper a una foto que poden fer els telescopis MAGIC, però nosaltres en diem SkyMap, un mapa del cel de raigs gamma.
Aquí està el meu skymap de CasA. No hi ha dubte que aquí al centre hi ha una bona font de raigs gamma. No deixis de fer el teu
%matplotlib inline
from noche1_5 import *
Prou tanta PACIÈNCIA !!
3 hores d’observació és molt poc per a un caçador de raigs Gamma. 100 hores ja és alguna cosa més raonable. De Gammas n’hi ha pocs i hem de tenir paciència, però ja n’hem tingut prou. Anem a veure què tenim a les nostres dades.
Aquí tenim les dades de 100 hores d’observació: casa i off. Vols veure-les? Recorda les instruccions que hem fet servir abans:
- Per representar histograma(“casa”) o “off”
- I per veure’ls junts histograma(“casa”, “off”)
histograma("casa","off")
Fixa’t bé, de nou, en els eixos, les escales i després les dades. Què passa prop del valor 0.00? Hi ha més o menys diferència entre les barres del ON i l’OFF? ¿I a la resta de valors de theta2?
Sembla que amb 100 hores va quedant clar que del centre del nostre camp de visió estan arribant bastants més gammas que d’un punt qualsevol del cel. Està clar que CasA emet Raigs Gamma.
I els hem caçat nosaltres!
Hi ha altres maneres de representar aquestes dades. És el que anomenem el skymap, un mapa del cel Gamma. El que fem és mostrar en dues dimensions d’on venen els raigs Gamma que cacem amb els MAGIC. L’histograma anterior és una representació en 1 sola dimensió.
Fixa’t en els fitxers que tenim ara. Contenen més informació que abans:
leer("casa")
leer("off")
theta2 RA DEC
------ ------- -------
0.018 357.355 58.7168
0.185 357.535 59.1217
0.155 357.197 59.1901
0.217 356.827 58.9941
0.082 357.536 58.8118
0.335 356.937 59.2868
0.344 356.992 59.3269
0.273 357.28 59.3216
0.06 357.044 58.9332
0.298 356.712 58.7082
... ... ...
0.054 357.052 58.6787
0.103 356.999 59.0005
0.286 356.718 58.7462
0.256 357.691 58.5512
0.327 356.732 59.043
0.16 356.908 59.0071
0.092 356.955 58.8698
0.366 357.705 58.4009
0.082 357.302 58.5184
0.132 357.312 59.1581
0.024 357.106 58.7426
Length = 51908 rows
theta2 RA DEC
------ ------- -------
0.194 355.596 57.527
0.22 355.561 58.1508
0.245 355.183 58.2904
0.152 354.896 57.9624
0.356 355.846 57.8246
0.259 354.975 58.228
0.096 355.114 58.0783
0.077 355.266 58.077
0.068 355.031 57.9418
0.234 354.773 57.7186
... ... ...
0.205 355.592 57.5033
0.257 355.756 57.8295
0.307 355.209 58.3525
0.109 355.523 57.9863
0.326 355.104 58.352
0.198 355.454 57.4044
0.385 355.398 58.4025
0.15 355.631 57.8698
0.009 355.306 57.8769
0.044 355.212 58.0063
0.277 355.38 57.29
Length = 51406 rows
Ara hi ha dues columnes noves:
- RA indica l’ascensió recta de la partícula detectada
- DEC indica la declinació de la partícula detectada
Totes dues són coordenades que situen les deteccions al cel. Així que podríem fer un histograma en dues dimensions tenint en compte RA i DEC.
Això és justament el skymap:
skymap("casa")
skymap("off")
Tracta de comparar els dos skymaps, el de CasA i el de l’OFF. Difícil veure la diferència així per separat, no?
La manera de veure alguna cosa és restar ON-OFF i dividir per OFF, fem el skymap amb aquesta operació:
skymap("casa","off")
Aquí està, el punt vermell al centre … sí, no és tan bonica com les imatges de ràdio, però aquests raigs són molt més energètics … això és el Univers Extrem.
Doccionari del bon caçador of the gamma ray hunter
Blazar
No, no és un 'blazer', no ens anem de botigues
Es tracta d’un tipus particular de nucli galàctic actiu, amb la característica que el seu jet apunta directament a la Terra. En una frase, és una font d’energia molt compacta associada a un forat negre al centre d’una galàxia que ens està apuntant.
Cascada de partícules
Les cascades del Niàgara de les partícules!
Pluja de partícules resultants de la interacció entre partícules d’alta energia amb un mitjà dens, per exemple, l’atmosfera terrestre. Cadascuna d’aquestes partícules secundàries produïdes crea al seu torn un cascada pròpia, de manera que s’acaben produint una gran quantitat de partícules de baixa energia.
Covariància de Lorentz
Els privilegis de certes equacions ...
Aquesta propietat la tenen certes equacions físiques per la qual no canvien de forma quan es donen certs canvis de coordenades. La Teoria Especial de la Relativitat requereix que les Lleis de la Física han de prendre la mateixa forma en qualsevol sistema de referència inercial. És a dir, si tenim dos observadors les coordenades es poden relacionar per una transformació de Lorentz, qualsevol equació amb magnituds covariants s’escriurà igual per a tots dos.
Descobreix més:
Dualitat Ona Partícula
En què quedem?
Es tracta d’un fenomen quàntic pel qual en certes ocasions les partícules adquireixen característiques pròpies d’una ona. I a l’inrevés. El que esperaríem que es comportés sempre com una ona (per exemple la llum) de vegades ho fa com una partícula. Aquest concepte va ser introduït per Louis-Victor de Broglie i s’ha demostrat experimentalment.
Descobreix més:
Esdeveniment
Aquests sí són els esdeveniments de l'any
Quan parlem d’esdeveniments en aquest camp, ens referim a cadascuna de les deteccions que fem amb els telescopis. Per a cada un d’ells tenim certa informació com la posició en el cel, la intensitat, etc. Això ens permet classificar-los. Ens interessa tenir molts esdeveniments perquè puguem fer estadística a posteriori i treure conclusions.
Forat Negre
Ens encanta tot el desconegut i els secrets que hi ha dins un forat negre són molts
Es tracta d’un objecte astronòmic supermassiu que mostra uns efectes gravitacionals enormes de manera que res (ni partícules ni radiació electromagnètica) pot superar del seu horitzó de successos. És a dir res pot escapar del seu interior.
Galàxia de Nucli Actiu
La festa està dins
Aquest tipus de galàxies (conegudes com AGN) tenen un nucli central compacte que genera molta més lluminositat del que és habitual. Es creu que aquesta radiació és deguda a l’acreció de matèria en un forat negre supermassiu situat en el seu centre. Es tracta de les fonts persistents més lluminoses conegudes a l’Univers.
Descobreix més:
Gravetat Quàntica
Això cada vegada sona pitjor ...
Aquest camp de la física pretén unir la teoria quàntica de camps, que aplica els principis de la mecànica quàntica als sistemes clàssics de camps continus, amb la relativitat general. Es vol definir una base matemàtica unificada amb la qual es puguin descriure totes les forces de la naturalesa, la Teoria del Camp Unificat.
Descobreix més:
Matèria Fosca
I què serà?
Com definir una cosa que no es coneix? Sabem de la seva existència perquè la vam detectar de forma indirecta gràcies als efectes gravitacionals que causa a la matèria visible, però no podem estudiar-la de forma directa. Això és així perquè no interacciona amb la força electromagnètica així que no sabem de què està composta. I estem parlant d’una cosa que representa el 25% de tot el conegut! Així que més val no menysprear-ho i intentar trobar que és …
Descobreix més:
Microquasar
Més avall aprendràs què és un quasar ... doncs el mateix en petitó!
Es un sistema de estrellas binario que produce radiación electromagnética de alta energía. Sus características son similares a las de los cuásares, pero a una escala más pequeña. Los microquasars producen emisiones de radio fuertes y variables muchas veces en forma de jet y tienen un disco de acreción rodeando un objeto compacto (agujero negro o estrella de neutrones) que es muy luminosos en el rango de los rayos X.
Descobreix més:
Nebulosa
Quina forma tenen els núvols?
Les nebuloses són regions del medi interestel·lar compostes bàsicament per gasos i alguns elements químics en forma de pols còsmica. En elles neixen moltes de les estrelles per condensació i agregació de matèria. De vegades només es tracta de restes d’estrelles extingides.
Descobreix més:
Pulsar
Ara em veus, ara no em veus
La paraula ‘pulsar’ ve de l’anglès pulsating star i és precisament això: un estel de la qual ens arriba senyal de manera discontínua. Dit més formalment, és una estrella de neutrons que emet radiació electromagnètica mentres gira. Les emissions són degudes al fort camp magnètic que tenen i el pols està relacionat amb el període de rotació de l’objecte i l’orientació relativa a la Terra. Un dels més coneguts i estudiats és el púlsar de la Nebulosa del Cranc, molt bonica, per cert.
Descobreix més:
Quasar
'Quasi' els confonem amb estrelles
Són els membres més llunyans i més energètics d’una classe d’objectes anomenats galàxies de nucli actiu. El seu nom prové de l’anglès ‘quasi-stellar’, gairebé estrelles, ja que, quan es van descobrir, utilitzant instruments òptics, era molt difícil distingir-les de les estrelles. No obstant això, el seu espectre d’emissió era clarament singular. Normalment han estat formats per la col·lisió de galàxies de les quals els forats negres centrals s’han fusionat per formar un forat negre super massiu o un sistema binari de forats negres.
Descobreix més:
Radiació Cherenkov
Aquest fenomen amb nom de dolent de James Bond és el nostre màxim objecte d'estudi
Radiació electromagnètica emesa quan una partícula carregada passa a través d’un medi dielèctric a una velocitat més gran que la velocitat de fase de la llum en aquest mitjà. Quan un fotó gamma molt energètic o un raig còsmic interactua amb l’atmosfera terrestre, produeixen una cascada de partícules d’alta velocitat. La radiació Cherenkov d’aquestes partícules carregades es fa servir per determinar la font i intensitat dels raigs còsmics o els gammas.
Descobreix més:
Raig Còsmic
Cal saber escollir entre 'llamps, partícules i trons!
Els raigs còsmics són radiació d’alta energia composta fonamentalment per protons molt energètics i nuclis atòmics. Viatgen gairebé a la velocitat de la llum i quan impacten amb l’atmosfera terrestre produeixen cascades de partícules: aquestes partícules generen radició Cherenkov i algunes fins i tot poden arribar a la superfície de la Terra. Però quan els raigs còsmics arriben a la Terra, és impossible saber la seva procedència ja que la seva trajectòria ha canviat perquè s’han desplaçat a través de diferents camps magnètics.
Descobreix més:
Raig Gamma
A per ells!
Radiació electromagnètica ionitzant d’extrema freqüència (per sobre dels 10 exahertz). Es tracta del rang més energètic de l’espectre electromagnètic. La direcció amb la que arriben a la Terra ens indica la direcció on es van originar.
Descobreix més:
Remanent de supernova
Una gran núvol de caramel en el cosmos
Quan explota una estrella (supernova) es crea una estructura nebulosa al seu voltant formada pel material ejectat de l’explosió juntament amb material interestel·lar.
Descobreix més:
Telescopi Cherenkov
Els nostres juguets preferits
Són detectors de fotons gamma d’altes energies situats a la superfície terrestre. Tenen un mirall per recollir la llum i focalitzar-la cap a la càmera. Detecten llum produïda per l’efecte Cherenkov des del blau finsel ultraviolt de l’espectre electromagnètic. Són Les imatges que pren la càmera permeten identificar si la partícula incident en l’atmosfera és un raig gamma o una altra diferent i alhora determinar la direcció i la seva energia. Els telescopis MAGIC al Roque de los Muchachos (La Palma) són un exemple.
Descobreix més:
Teoria de la Relativitat
En aquesta vida tot és relatiu, o no?
Albert Einstein va ser el geni que va decidir donar-li la volta a la mecànica newtoniana per fer-la compatible amb l’electromagnetisme amb les seves Teories de la Relativitat Especial i General. La primera és aplicable al moviment dels cossos en absència de forces gravitatòries i en la segona reemplaça la gravetat newtoniana amb fórmules més complexes encara que per a camps febles i velocitats petites coincideix numèricament amb la teoria clàssica.
Descobreix més:
