Opera HAWC desde el volcán Sierra Negra de Puebla

Alfredo Téllez

Este 20 de marzo se inauguró el Observatorio de Rayos Gamma HAWC, único en el mundo por su capacidad de detectar de manera permanente la radiación electromagnética más energética del universo, observando diariamente dos tercios de la bóveda celeste.

Ubicado en el volcán Sierra Negra, en el estado de Puebla, a 4,100 metros sobre el nivel del mar, HAWC (High Altitude Water Cherenkov, por sus siglas en inglés) está integrado por 300 detectores Cherenkov, cada uno constituido por un enorme contenedor de agua ultra pura de 5 metros de alto por 7.3 metros de diámetro, dotado con instrumentación de muy alta sensibilidad. Este experimento monitorea las 24 horas del día, los 365 días del año, fuentes celestes emisoras de Rayos Gamma. A partir de su inauguración, este viernes 20 de marzo, HAWC operará al cien por ciento de su capacidad.

Los astrofísicos y los físicos de partículas involucrados en el experimento podrán estudiar los fenómenos más violentos del universo, como explosiones de supernovas, coalescencia de estrellas binarias y el colapso de objetos compactos. HAWC estudiará la actividad del centro de la Vía Láctea, pulsares y sus nebulosas asociadas, regiones de aceleración de rayos cósmicos y la distribución en detalle del campo magnético galáctico. Además se podrá monitorear la actividad solar y su interacción con el campo magnético terrestre. También será posible hacer estudios relacionados con naturaleza de la materia oscura.

Las principales instituciones involucradas en este proyecto binacional, son el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), junto con la Universidad de Maryland y Los Alamos National Laboratory. Este esfuerzo de treinta instituciones de México y Estados Unidos es apoyado con financiamiento proveniente del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), así como de la National Science Foundation y el Departamento de Energía de los Estados Unidos.

Los Rayos Gamma de muy alta energía generan en la atmósfera una cascada de partículas que crece hasta alcanzar un máximo a unos 6 mil metros de altura sobre el nivel del mar y empieza a decaer al seguir avanzando dentro de la atmósfera. Al entrar al agua, las partículas de la cascada viajan más rápido que la luz dentro de este medio, por lo que emiten un tipo de luz conocida como Cherenkov, por el nombre de su descubridor, la cual es medida por los detectores, 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 determinar la energía, dirección, tiempo de arribo y naturaleza de la partícula responsable.

Aportación del universo

Durante el acto de inauguración, Alberto Carramiñana Alonso, director General del INAOE, explicó: “La radiación Gamma es el tipo de radiación electromagnética más energética del universo. Es difícil producir Rayos Gamma en la Tierra; sólo los grandes aceleradores de partículas tienen la capacidad de generarlos con energías comparables a las que mide HAWC. Algunos objetos en el universo producen este tipo de radiación en eventos violentos, por ejemplo expulsando chorros de materia que impactan con el medio interestelar. Con HAWC se pueden detectar explosiones estelares, agujeros negros en centros de galaxias o estrellas de neutrones produciendo poderosos campos eléctricos muy intensos y, más cerca de nuestro planeta, ráfagas solares y en general fenómenos violentos del Sol”.

Asimismo, agregó que HAWC es único en el mundo: “Su antecedente es el Observatorio Milagro, que operó de 1999 a 2008 en Nuevo México. HAWC es 15 veces más poderoso, logrando en un año con un tercio del arreglo detector una base de datos de valor científico comparable al que generó Milagro durante toda su operación”.

A su vez, Ibrahim Torres, investigador del INAOE y jefe del sitio, apuntó que la construcción de HAWC se terminó en tiempo y en forma, y que estará operando durante diez años: “La construcción tuvo varias etapas porque HAWC es modular. Tuvimos primero el arreglo de ingeniería; después HAWC 30, cuando empezamos a hacer la calibración y sacamos la sombra de la Luna, y luego vino HAWC 100, cuando se comenzó a hacer ciencia, de hecho ya tenemos artículos publicados sobre materia oscura, agujeros negros primordiales, anisotropía de rayos cósmicos y uno sobre un destello de Rayos Gamma (GRB por sus siglas en inglés)”.

Para Humberto Salazar Ibargüen, investigador de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), uno de los retos más importantes en la construcción de HAWC fue suministrar la cantidad de agua que requiere el experimento: “Tal vez el principal reto del proyecto fue el abastecimiento de 55 mil 500 metros cúbicos de agua para los 300 detectores en un lapso de tiempo de 36 meses”. La BUAP fue la institución responsable de coordinar el abastecimiento de agua, así como de la instalación, operación y mantenimiento asociados al tema.

De acuerdo con el científico de la BUAP, HAWC permitirá continuar con el estudio de fuentes como la Nebulosa del Cangrejo y abrirá nuevas puertas en la investigación de objetos como Núcleos Activos de Galaxias (AGN por sus siglas en inglés): “También Iniciaremos estudios de búsqueda de materia oscura a través de la detección de los fotones de energía bien determinada, producidos por la aniquilación de dicha materia obscura”, agregó.