HAWC: un observatorio sin precedentes
Por Susana Paz
Santa María Tonantzintla, Puebla. 17 de marzo de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Este 20 de marzo se declarará formalmente terminada la instalación del Observatorio de Rayos Gamma HAWC (siglas en inglés de High Altitude Water Cherenkov) y el inicio de la operación plena de sus 300 tanques detectores, con 55 millones de litros de agua que funcionarán al 100 por ciento de su capacidad durante los próximos 10 años.
Ubicado en el volcán Sierra Negra o Tliltépetl, en Puebla, a 4 mil 100 metros sobre el nivel del mar, HAWC es un observatorio único en el mundo para el estudio de astrofísica de altas energías; está diseñado para detectar rayos gamma y rayos cósmicos.
Tuvo un periodo de instalación de cuatro años y una inversión de 13 millones de dólares, de los cuales México ha colaborado con 50 millones de pesos en diversos proyectos apoyados por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), según declaró Alberto Carramiñana Alonso, director general del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE).
Se trata de un proyecto binacional, que conjuga la colaboración de 30 instituciones de México y Estados Unidos, y es apoyado con financiamiento del Conacyt, así como de la National Science Foundation (NSF) y el Departamento de Energía de los Estados Unidos. Las principales instancias involucradas son el INAOE, que pertenece al Sistema de Centros Públicos de Investigación del Conacyt, 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.
El INAOE es la instancia que se hace cargo del sitio, en el que participarán un total de 120 investigadores. “Se tiene la ventaja de que es un observatorio de tránsito. Ve todo lo que pasa encima de su cenit y a medida que la Tierra va barriendo la bóveda celeste, es lo que va observando HAWC. El acuerdo es que todo miembro de la colaboración del proyecto tiene acceso a la gran cantidad de datos. HAWC toma 17 mil eventos por segundo, básicamente de rayos cósmicos, si uno lo suma en un año, son 500 mil millones de eventos. Se trata de bases de datos difíciles de manejar, por lo que tenemos todo tipo de especialistas”, explicó Carramiñana Alonso.
Observatorio sin precedente
El sitio HAWC está ubicado dentro del Parque Nacional Pico de Orizaba. Cubre un área de 22 mil metros cuadrados y está integrado por 300 detectores Cherenkov en agua (WCD, por sus siglas en inglés), cada uno constituido por un contenedor de agua ultrapura de cinco metros de altura por 7.3 metros de diámetro, que contiene 180 mil litros de agua, además de instrumentación de alta sensibilidad que consta de cuatro tubos fotomultiplicadores (PMT).
Este experimento monitorea las 24 horas del día, los 365 días del año, fuentes celestes emisoras de rayos gamma.
“HAWC tiene la particularidad de que en un momento dado observa el 15 por ciento del cielo de manera permanente de día y de noche, y después de 24 horas hace un muestreo de 2/3 de la bóveda celeste; es una capacidad sin precedentes. Su antecesor es el observatorio Milagro, que operó de 1999 a 2008 en Nuevo México, (Estados Unidos) y que tomaba varios meses en detectar la nebulosa del Cangrejo. HAWC está diseñado para detectarla en un solo día y con eso permite hacer estudios sin precedentes en términos de la variedad de objetos que emiten rayos gamma en el universo, y también del mapeo de zonas extendidas en la galaxia”, aseveró Carramiñana Alonso, quien es vocero del proyecto a nivel nacional.
Y también dijo que HAWC es 15 veces más poderoso que Milagro, pues con apenas un año y con un tercio del arreglo detector se logró una base de datos de valor científico comparable a la que generó Milagro durante toda su operación.
De esta manera, HAWC registra rayos gamma, la radiación más energética del Universo, así como rayos cósmicos, partículas muy energéticas aceleradas en objetos celestes, mediante la técnica Cherenkov de agua, la cual requiere grandes cantidades de agua ultrapura como medio trazador del paso de partículas de alta energía.
Según el experto, los astrofísicos y los físicos de partículas involucrados en el experimento podrán estudiar los fenómenos más violentos del universo, como explosiones de supernova, coalescencia de estrellas binarias y el colapso de objetos compactos. Se podrá estudiar la actividad del centro de la Vía Láctea, pulsares y sus nebulosas asociadas, regiones de aceleración de rayos cósmicos y la distribución del campo magnético galáctico. Además de la actividad solar, su interacción con el campo magnético terrestre y hacer estudios relacionados con naturaleza de la materia oscura.
Condiciones extremas
Para el investigador de la BUAP, Humberto Salazar Ibargüen, las condiciones extremas del observatorio propiciaron uno de los retos más importantes en la construcción de HAWC: suministrar la cantidad de agua requerida para el experimento. “A 4 mil 100 metros costó gran trabajo mover 55 millones de litros de agua, esto es más o menos el equivalente a repartir a cada mexicano una botellita de agua de 350 mililitros”, comentó.
La BUAP fue la institución responsable de coordinar el abastecimiento de agua, así como la instalación, operación y mantenimiento asociados al tema.
“Toda esta agua se tuvo que preparar porque el experimento usa agua ultrapura, esto quiere decir que la luz tiene que recorrer por lo menos 10 metros antes de extinguirse en el agua, para que pueda llegar a los fotosensores que están dentro de los detectores. Estos fotosensores son hipersensibles, están totalmente sellados y cuando una partícula que proviene del espacio atraviesa el detector, da este flashazo Cherenjov, que los fotosensores detectan. Esta es la manera de detectar las partículas”, explicó el investigador.
La parte científica mexicana contribuye con un total del 50 por ciento del personal académico que realizará investigaciones en todos los tópicos que son posibles trabajar. “La cualidad de este observatorio es que va a observar el universo extremo; estamos abriendo una ventana a su observación y cuando hablamos de este, hablamos de las cosas más extravagantes que pueden hablarse en el universo como son los hoyos negros, las ráfagas de rayos gamma, partículas que atraviesan medio universo para llegar a este observatorio, entre otros”, expresó Salazar Ibargüen.
Alrededor del inicio de operaciones de HAWC, este 19 de marzo la UABP, en conjunto con el INAOE, realizarán una serie de conferencias de la comunidad científica e investigadores de todo el mundo que trabajan en el tema de astrofísica, altas energías y rayos cósmicos, representantes de proyectos importantes a nivel mundial y que hablarán de la ciencia de sus observatorios y cómo se relaciona con la ciencia que hace HAWC.
A la inauguración el viernes 20 de marzo en Sierra Negra asistirá el director general del Conacyt, Enrique Cabrero Mendoza, así como la directora de la NSF, France A. Córdova; el rector de la UNAM, José Narro Robles; autoridades del Parque Nacional Pico de Orizaba y representantes de todas las instituciones involucradas con HAWC.
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