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Un telescopio de astropartículas para materia oscura

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Los recuadros muestran cómo los filamentos de galaxias y los superaggregados se desarrollan con el tiempo, miles de millones de años después del Big Bang hasta las estructuras actuales. Crédito: Edición del trabajo por CXC / MPE / V. Springel

La detección del axión marcaría un episodio clave en la historia de la ciencia. Esta partícula hipotética podría resolver al mismo tiempo dos problemas fundamentales de la física moderna: el problema de la carga y la paridad en la interacción fuerte, y el misterio de la materia oscura. Sin embargo, a pesar del gran interés científico en su investigación, la investigación en alta frecuencia de radio, por encima de 6 GHz, casi se dejó de lado por falta de tecnología de alta sensibilidad que pudiera construirse a un costo razonable. Hasta aquí.

El Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) participará en una colaboración internacional para desarrollar el DALI (Fotones oscuros y Axion-Como interferómetro de partículas), un telescopio de astropartículas para materia oscura cuyo objetivo científico es la búsqueda de axiones y parafotones en la banda de 6 a 60 GHz. El prototipo, prueba de concepto, se encuentra actualmente en fase de diseño y fabricación en el IAC. la papel blanco que describe el experimento ha sido aceptado para su publicación en el Revista de cosmología y física de astropartículas (JCAP).

Predecido por la teoría en la década de 1970, el axión es una partícula hipotética de baja masa que interactúa débilmente con partículas estándar como nucleones y electrones, así como con fotones. Estas interacciones propuestas se estudian en un intento de detectar el axión con diferentes tipos de instrumentos. Una técnica prometedora es estudiar la interacción de axiones con fotones estándar.

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“Los axiones se mezclan con fotones bajo la acción de un fuerte campo magnético externo, como los que producen los imanes superconductores en los detectores de partículas o los que se utilizan para el diagnóstico médico por resonancia magnética, y producen una débil señal de radio o microondas. Esta señal ha sido buscada en una variedad de experimentos desde finales de los 80, y es solo la señal que queremos detectar ahora con DALI, aunque en un rango de parámetros nuevo, casi inexplorado, que será accesible por primera vez. tiempo gracias a esta experiencia ”, explica Javier De Miguel, investigador del IAC y primer autor del estudio.

Los primeros detectores de axiones, fabricados en los años 80 y 90, utilizaban una cavidad resonante que, dentro de un súper imán, amplificaba la débil señal de microondas predicha por el axión, tratando de llevarla dentro de un rango de potencia detectable por instrumentos científicos. Desafortunadamente, el tamaño de la cavidad es inversamente proporcional a la frecuencia de exploración, y para el axión, las cavidades eran demasiado pequeñas para ser hechas para frecuencias por encima de aproximadamente 6 GHz.

Por este motivo, el nuevo experimento reúne las técnicas de barrido de alta frecuencia más prometedoras, y las incluye en un diseño práctico al que también se suma la capacidad de detectores de astropartículas para materia oscura axiónica. De esta forma, DALI incluye un potente imán superconductor, un detector de ejes con un nuevo resonador para hacer detectable la señal débil provocada por los axiones, y una montura altazimutal que le permite escanear objetos y regiones del cielo en busca de materia oscura.

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De esta manera, DALI podría ayudar en la detección del axión, una partícula pseudoescalar de naturaleza similar a la del bosón de Higgs, descubierta en 2012 en CERNy un candidato prometedor para la materia oscura. La materia oscura es un constituyente fundamental del Universo que interactúa muy débilmente con la materia ordinaria, y por tanto muy difícil de detectar directamente, pero cuyo descubrimiento nos permitiría explicar las curvas de rotación de las galaxias espirales, y por qué la formación de la estructura en el Universo se ha desarrollado como lo ha hecho hasta ahora, entre otros misterios.

Referencia: «Un telescopio de materia oscura sondeando la banda de 6 a 60 GHz» por Javier De Miguel, 28 de abril de 2021, Revista de cosmología y física de astropartículas.
DOI: 10.1088 / 1475-7516 / 2021/04/075

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Enterrada en la Nebulosa Pata de Gato se encuentra una de las moléculas espaciales más grandes jamás observadas.

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Enterrada en la Nebulosa Pata de Gato se encuentra una de las moléculas espaciales más grandes jamás observadas.

Los científicos han descubierto una molécula espacial previamente desconocida mientras investigaban una región relativamente cercana de intenso nacimiento estelar, un punto cósmico a unos 5.550 años luz de distancia. Es parte de la Nebulosa Pata de Gato, también conocida como NGC 6334.

El equipo, dirigido por el estudiante graduado del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), Zachary Fried, examinó una sección de la nebulosa conocida como NGC 6334I con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Esto reveló la presencia de una molécula compleja conocida como 2-metoxietanol, que nunca antes se había observado en el mundo natural, aunque sus propiedades habían sido simuladas en laboratorios en la Tierra.

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La misión ClearSpace-1 cambia de objetivo en respuesta a una colisión de desechos espaciales

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La misión ClearSpace-1 cambia de objetivo en respuesta a una colisión de desechos espaciales

Imagen artística de Proba-1 en órbita ©ClearSpace

La misión de eliminación de desechos ClearSpace-1 cambió de objetivo después de detectar una colisión de desechos espaciales del objetivo con desechos imposibles de rastrear. Empresa de eliminación de desechos espaciales Espacio libre anunció la decisión el 24 de abril.

ClearSpace avanzó a la siguiente etapa de la misión ClearSpace-1 después de una revisión técnica y programática con el Agencia Espacial Europea (ESA). El objetivo de escombros se ha modificado para ajustar los requisitos de la misión, simplificar la estructura de su equipo industrial y reducir el riesgo.

Ahora se espera que la nueva misión ClearSpace-1 se encuentre con PROBA-1, una nave espacial de la ESA con capacidades totalmente autónomas que capturará y realizará una maniobra de disminución del perigeo en el veterano satélite espacial de 20 años. La misión utilizará un mecanismo de captura de cuatro brazos para agarrar el satélite cliente y luego reingresar de manera segura a la atmósfera de la Tierra, donde se quemará.

El objetivo inicial de la misión, un adaptador de carga útil VESPA que quedó en órbita durante el lanzamiento de Vega en 2013, era golpeado por otros desechos espaciales el año pasado.

La ESA ha permitido continuar con la fase preparatoria que será ejecutada por un consorcio liderado por la empresa alemana OHB SE, que suministrará el bus satélite y se encargará de la integración y lanzamiento del sistema. ClearSpace proporcionará liderazgo técnico en operaciones de proximidad y captura.

«Nos sentimos honrados de colaborar con OHB y permanecer a la vanguardia del servicio en órbita con la misión ClearSpace-1», dijo Luc Piguet, director ejecutivo de ClearSpace.

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Observe cómo el Sol retira brevemente la cola del cometa del diablo

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Observe cómo el Sol retira brevemente la cola del cometa del diablo

La nave espacial STEREO A de la NASA detectó una poderosa llamarada solar arrancando la cola del cometa Pons-Brooks, aunque rápidamente volvió a crecer. Esta no es la primera vez que STEREO A ve al Sol jugando con una bola de nieve sucia como esta, pero las imágenes son particularmente dramáticas.

Las colas de los cometas son cosas tenues que se crean cuando el viento solar empuja el gas y el polvo liberados por la sublimación del hielo lejos de la cabeza del cometa. No hace falta mucho para molestarlos; A veces se ven cometas con dos colas, una de gas y otra de polvo, apuntando en direcciones algo diferentes, siendo la cola de gas particularmente sensible a las condiciones.

Cuando las erupciones solares generan eyecciones de masa coronal (CME) desde la superficie del Sol, las partículas expulsadas pueden afectar las colas de los cometas, y la nave espacial STEREO, que rastrea las tormentas solares, ha detectado esto con frecuencia. Véase, por ejemplo, este caso de 2013 en el que se pudieron ver dos cometas en el mismo campo visual, uno de ellos moviendo la cola como un renacuajo o un espermatozoide congelado pero particularmente decidido.

Una eyección de masa coronal en 2013 que logró impactar a dos cometas a la vez, como muestra STEREO.

Crédito de la imagen: Karl Battams/NASA/STEREO/CIOC

La nave espacial STEREO no sólo observa las colas de los cometas por diversión. Me gusta su sitio web Observaciones«El uso de colas de cometas como trazadores puede proporcionar datos valiosos sobre las condiciones del viento solar cerca del Sol».

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Como sugiere su nombre, las naves espaciales STEREO fueron diseñadas para proporcionar vistas duales de la actividad solar, una con una órbita unas semanas más corta que la de la Tierra y la otra un poco más larga. La línea de base generalmente larga entre ellos le dio a la NASA una visión sin precedentes de la actividad solar durante una década, pero se perdió el contacto con STEREO B en 2016, e incluso una vez recuperado, los intentos de restaurarlo han fracasado.

STEREO A siguió funcionando, incluso si el acrónimo ahora es inexacto. Su nombre completo es Observatorio A de Relaciones Solar-Terrestres y continúa ayudando a los astrónomos a comprender cómo la variabilidad del Sol afecta a la Tierra. Como muestran estas imágenes, lo mismo ocurre con otros componentes del sistema solar.

El 12 de abril, STEREO A detectó un importante despegue de CME desde el Sol. Este evento se alejaba casi directamente de la Tierra, por lo que no provocó ninguna aurora aquí, aunque ocurrió otra aproximadamente al mismo tiempo. cielo iluminado sobre Tasmania. Pero una semana después, Spaceweather.com se dio cuenta el efecto que tuvo el evento sobre el cometa Pons-Brooks. En lenguaje astronómico, se trató de un «evento de desconexión» en el que la fuerza añadida del viento solar provocó que la cola del núcleo del cometa se rompiera y partiera como la bandera de Rohan hacia el espacio. Las dos torres.

El efecto fue tan fuerte en parte porque la CME era muy poderosa, pero también porque Pons-Brooks estaba a 120 millones de kilómetros (75 millones de millas) del Sol, o el 80 por ciento de la distancia de la Tierra. Aunque desde la perspectiva de STEREO A el cometa parece casi chocar con Júpiter, el planeta gigante estaba casi mil millones de kilómetros (620 millones de millas) más lejos y apenas se habría visto afectado.

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Pons-Brooks no ha estado exactamente a la altura de su apodo últimamente. Se le puso la etiqueta de «Cometa del Diablo» porque durante su paso explotó varias veces (como en visitas anteriores) y algunas de ellas produjeron lo que parecían cuernos del diablo. Desafortunadamente, las explosiones se detuvieron justo cuando podrían haber permitido que más personas vieran el cometa. Es particularmente desafortunado que ninguna coincidiera con esta CME; imaginen una erupción que se lleva algo mucho más brillante y complejo.

La buena noticia es que, si bien los cometas a menudo se comparan con los gatos, en lo que respecta a sus colas, se parecen más a eslizones, que pueden perder sus apéndices y volver a crecer.

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