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Astronomía y Astrofísica

300 detectores registran los rayos gamma desde un volcán mexicano

Parece un campamento militar con tiendas de campaña plateadas, pero en realidad es el nuevo Observatorio de Rayos Gamma HAWC, situdado en las laderas del volcán Sierra Negra, en Puebla (México). La instalación incluye tres centenares de detectores Cherenkov, unos tanques de agua ultrapura donde queda el rastro de una radiación asociada a las explosiones más violentas del universo.

El Observatorio HAWC estudia los rayos gamma desde las faldas del volcán Sierra Negra de México. / J.A. Martínez Castro

Uno de los acontecimientos más importantes para la ciencia mexicana del último siglo ha sido la puesta en marcha este mes de marzo del Observatorio de Rayos Gamma HAWC (del ingles, High Altitud Water Cherenkov). Se localiza en las faldas del volcán Sierra Negra, en Puebla, a 4.100 metros de altura. Más de 30 instituciones científicas de México y EE UU –junto a un centro polaco– están involucradas en este proyecto astrofísico.

Los rayos gamma indican explosiones de supernovas y choques entre estrellas de neutrones o galaxias

El observatorio cuenta con 300 detectores Cherenkov. Cada uno está constituido por un tanque de 5 m de alto por 7,3 m de diámetro con 180.000 litros de agua ultra pura. En el fondo de cada tanque se sitúan cuatro detectores de luz de alta sensibilidad o fotomultiplicadores. En conjunto cubren más del 15% del cielo y, durante un ciclo de 24 horas, su amplio campo de visión está expuesto a dos tercios del firmamento.

El objetivo de HAWC es detectar los rayos gamma y rayos cósmicos (distintos en frecuencia y longitud de onda) que surcan el universo. Los rayos gamma son indicadores de los fenómenos más violentos del universo, como las explosiones de supernovas, el choque de estrellas de neutrones o los núcleos de galaxias que albergan agujeros negros millones de veces más masivos que nuestro Sol.

Cuando los rayos gamma llegan a la atmósfera empiezan a chocar con otras partículas y forman una cascada de radiación y partículas que puede ser captada por los detectores Cherenkov. Al entrar en los tanques, las partículas producen una estela de luz o radiación Cherenkov en el agua, que inmediatamente es medida por los sensores del fondo del tanque.

Uno de los investigadores se abriga bien entre los detectores Cherenkov. / J. A. Martínez Castro

Después, la señal se reconstruye con dispositivos electrónicos de alta precisión y equipos de computación. Así se determina la energía de cada partícula que forma parte de la cascada originada por el rayo cósmico. Al final, en el proceso de reconstrucción, se calcula la dirección, tiempo de llegada y naturaleza de la partícula responsable, con lo que se puede calcular donde se originó.

Las primeras pruebas del nuevo obsevatorio se realizaron en 2009. En 2011 se instalaron los primeros siete detectores para afinar detalles de todo el sistema; y en 2012, con 30 detectores ya armados, se calibró el instrumento. El observatorio inició operaciones formalmente en 2013 con 100 tanques. Y este año, el 20 de marzo, se inauguró y empezó a trabajar con los 300 detectores planeados originalmente.

Hasta llegar a este momento los investigadores han tenido que trabajar en un ambiente meteorológico duro. "A más de 4.000 m la radiación solar es muy alta y el frío es intenso a la sombra", comenta uno de los investigadores del proyecto, Jesús Alberto Martínez Castro, del Instituto Politécnico Nacional (IPN). "En esas condiciones se tuvieron que hacer tendidos de cable, soldar, acoplar y hacer zanjas; das tres picotazos y ya te falta el aire”.

Pero Martínez Castro está satisfecho con el resultado: “Nos tomó cerca de siete años montar el experimento, pero la física apenas comienza ahora. Sabemos bien cómo funciona el aparato y el porqué lo construimos, pero no lo qué vamos a encontrar; y eso es algo motivante para cualquier científico".

Fuente: CIC- Instituto Politécnico Nacional (IPN)
Derechos: Creative Commons
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