martes, 10 de septiembre de 2013

Observatorio mexicano empuja a nuevos límites la astronomía de rayos γ

Tanques de agua a 4,100 metros de altitud detectan estallidos de alta energía procedentes de las explosiones de supernovas y otros eventos cósmicos.

El High Altitude Water Observatorio Cherenkov en Puebla, México posee tanques de acero corrugados con una capacidad de 180,000 litros de agua para recoger evidencia de rayos cósmicos y rayos γ que se estrellan en la atmósfera superior. Créditos: Gianny/Flickr.
A tres horas de viaje al sureste de la Ciudad de México, donde agricultores usan arados tirados por caballos y comunidades donde conviven ovejas con habitantes, se encuentra  hacia la Sierra Negra, donde hay montañas a 4,000 metros sobre el nivel del mar. A la derecha se encuentra el Pico de Orizaba, el tercer pico más alto de América del Norte. A la izquierda hay un nuevo observatorio que será la caza de las fuentes de mayor energía conocidos en el Universo.

Cuando haya concluído su construcción en otoño de 2014, Observatorio de Gran Altitud Water Cherenkov (HAWC) en el estado de Pueblatendrá 300 tanques que abarcarán una superficie de 20,000 metros cuadrados. Y una vez que un tercio de los tanques están en su ubicación, la mayor cartografía de energía cósmica y rayos γ esta tomando forma.

Magdalena González, coordinadora de HAWC y astrofísica de alta energía en la Universidad Nacional Autónoma (UNAM) en la Ciudad de México dirige la investigación sobre agujeros negros, estrellas de neutrones, rayos γ para tener información sobre explosiones de supernovas, colisiones de neutrones y otros eventos cósmicos violentos.

De la misma forma que otros observatorios de alta energía como MAGIC en La Palma, Islas Canarias, HAWC no detecta las partículas directamente en lugar de ello estudia sus efectos en la atmósfera. Cuando un rayo cósmico (generalmente un protón o un núcleo atómico pesado) o un rayo γ (fotón de alta energía) choca con la atmósfera produce partículas que inician una reacción en cadena, creando una lluvia de partículas.

Cuando estas partículas llegan a la superficie de la Tierra e impactan en los tanques de HAWC, viajan más rápido (En el agua la luz viaja a tres cuartas partes de su velocidad que en el vacío). Cuando estas partículas entran al agua, excitan el agua y luego emiten fotones que viajan más rápido que la luz, logrando una explosión similar a la sónica, conocida como radiación Cherenkov.

Mediante el patrón de luz Cherenkov se puede calcular la energía y la dirección de donde provienen los rayos γ originales. Cada matriz detectará unos 20,000 rayos cósmicos y rayos γ cada segundo, en un intervalo de 0.1-100 teraelectronvoltios (TeV).

La precisión de los sensores podría revelar pequeñas diferencias entre la velocidad de los fotones de alta energía que surgen de distantes fuentes, que puede servir para unificar la teoría de la gravedad con la mecánica cuántica de Einstein.


HAWC a su vez complementa los detectores como Fermilab, en Batavia, Illinois, y el antiguo director del proyecto en el Observatorio Pierre Auger, en el oeste de Argentina, el mayor observatorio de rayos cósmicos en la actualidad. Pese a que resolución es menor a la de los telescopios convencionales. HAWC puede obtener una imagen más amplia del cielo con lo que puede detectar eventos que son breves para otros instrumentos, pudiendo concentrarse en la fuente y haciendo que la imagen sea más nítida.

En el proyecto trabajan 150 investigadores. Con apenas un presupuesto de 14 millones de dólares, HAWC ha usado sensores, electrónica y otro equipo del Observatorio Miracle de Rayos Gamma de LANL, que cerró en 2008, siendo completamente operativo en otoño de 2014.

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