Participa UMSNH en proyecto de astrofísica

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Morelia, Mich., 21 de agosto de 2013.- Este mes iniciaron formalmente las operaciones del Observatorio HAWC (High Altitude Water Cherenkov Observatory) de Rayos Gamma, el cual está listo para estudiar los objetos astrofísicos más energéticos del Universo y el origen de los rayos cósmicos de mayor energía.  Este observatorio, único en el mundo en su género y distinto al concepto clásico de espejos, lentes o antenas, logrará posicionar a nuestro país  como referente del conocimiento científico y tecnológico.

De acuerdo a un comunciado de prensa, en las laderas del volcán Sierra Negra y el Pico de Orizaba, en los límites de los estados de Puebla y Veracruz a una altitud de 4 mil 100 metros, el observatorio HAWC ya cuenta con un arreglo de 100 detectores de Cherenkov de los 300 detectores que lo conformarán. Cada detector es un enorme contenedor de 180 mil litros de agua ultra-pura de 5 metros de alto por 7.3 metros de diámetro que tiene colocados en el fondo cuatro  detectores de luz de muy alta sensibilidad.

Gracias al financiamiento de diversas instituciones mexicanas, como el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT), la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), e instituciones estadunidenses como la National Science Foundation, Los Alamos National Laboratory, el Department of  Energy y la University of Maryland, el Observatorio HAWC de Rayos Gamma es una realidad en México.

El observatorio crece semana a semana, con ello, logrará detectar las partículas y radiación más energéticas del Universo, entre 100 GeV y 100 TeV, que es billones de veces más energética que la luz visible.

En 2009, HAWC se consolidó como el proyecto científico mexicano con mayor impacto para la astrofísica de altas energías. Desde entonces, una primera prueba con tan sólo tres detectores de Cherenkov de agua fue capaz de detectar rayos gamma y rayos cósmicos provenientes del Cosmos, al mismo tiempo que resolvió problemas de diseño y logística relacionados con la gran altura del sitio. En una siguiente etapa en 2011 se concluyó un arreglo prototipo con siete detectores de Cherenkov, con los cuales se afinaron los detalles para la construcción de todo el sistema. Y en 2012, la etapa de 30 detectores permitió la calibración del instrumento  a través de la observación de la sombra de la Luna debido al bloqueo de rayos cósmicos por ésta.

Hoy, luego de casi cuatro años de trabajo y enorme perseverancia por parte de científicos y tecnólogos de instituciones mexicanas y estadunidenses, entre las que destaca la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, el INAOE  y la UNAM, el equipo científico de este observatorio inicia formalmente la búsqueda y el análisis de los fenómenos más violentos del Universo, tales como la explosión de una supernova o la evolución de agujeros negros súper masivos.

Las partículas más energéticas del Universo

Los rayos gamma (radiación electromagnética de muy alta frecuencia) y los rayos cósmicos (partículas subatómicas que viajan a gran velocidad) son producto de los eventos cataclismos más energéticos del Universo, como el choque de dos estrellas de neutrones, las explosiones de supernova, así como sistemas binarios de estrellas con acreción estelar, y núcleos de galaxias activas que albergan agujeros negros millones de veces más masivos que nuestro Sol.

Cuando estas partículas y radiación llegan hasta la Tierra, bombardean continuamente la atmósfera e interactúan segundo a segundo con las moléculas que encuentran a su paso. Un rayo gamma que interactúa  con una  partícula del aire se convierte en un par de partículas cargadas, una de materia y otra de anti-materia (un par electrón-positrón).

Rápidamente las partículas colisionan con otras, aniquilándose mutuamente y formando un nuevo par de rayos gamma pero de menor energía que el original. La reacción se sucede en cadena, multiplicando tanto la cantidad de pares como de rayos gamma, y al final se crea una cascada de partículas y radiación, desde gran altitud en la atmósfera terrestre hasta la superficie, donde alcanza los detectores de HAWC.

Al entrar esta cascada cósmica en los detectores de Cherenkov, las partículas que la forman y que viajan más rápido que la luz dentro del agua, crean un efecto parecido al de un avión supersónico que produce una onda de choque a su paso (el llamado “boom” sónico). Sólo que en este caso producen una estela de luz visible o radiación Cherenkov, en lugar de un estruendo, y este centelleo es medido por los sensores de luz  en el fondo de cada detector de Cherenkov, revelando su origen. Reconstruyendo la señal observada por todos los detectores de luz de manera conjunta mediante electrónica y equipo de cómputo de alta precisión, es posible para los científicos determinar la energía, dirección, tiempo de arribo y naturaleza de la partícula responsable.

Para mayor información puede consultar la página http://www.hawc-observatory.org/