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El mayor cazador de rayos gamma del mundo busca hogar

Seis países, entre ellos España, quieren albergar una de las dos sedes de CTA, un imponente observatorio que intentará averiguar qué es la materia oscura

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Reconstrucción de uno de los observatorios del CTA / G. Pérez, IAC (SMM)

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‘Materia’ comienza hoy una colaboración con la revista ‘Science’ de la AAAS, por la que republicaremos en español algunos de sus contenidos realizados por nuestro equipo en su edición en inglés. 

Artículo de [HIGH-ENERGY ASTROPHYSICS: Global Gamma Observatory Looks for (Two) Homes”, SCIENCE 340:1393 (21 June 2013). Republicado con permiso de AAAS.

Esta traducción no es una traducción oficial hecha por el personal de AAAS, ni está respaldada por AAAS como exacta. En los asuntos cruciales, consulte la versión oficial en inglés publicada originalmente por la AAAS.

Un ambicioso proyecto para construir dos observatorios capaces de detectar rayos gamma llegados del espacio profundo en forma de fotones de alta energía ha llegado a una fase crucial. Un consorcio de 27 países deben decidir qué dos lugares entre nueve candidatos albergarán la Red de Telescopios Cherenkov (CTA ).Los seis países que compiten por ser sede del proyecto, con un coste total de 200 millones de euros, deben presentar informes sobre las condiciones de visibilidad de sus sitios a finales de este mes. El consorcio CTA tomará la decisión final en diciembre. “En este momento todo es tan incierto que cualquiera podría ganar”, dice Alberto Etchegoyen, director del Instituto de Tecnologías de Detección y Astropartículas de Argentina, que presentó la oferta de su país durante una reunión del CTA el mes pasado en Chicago (EEUU).

CTA será el mayor  instrumento para cazar rayos gamma jamás construido. Sus dos observatorios serán 10 veces más potentes que los actuales telescopios de su clase y tratarán de responder dos preguntas claves: ¿de dónde provienen los rayos cósmicos y qué es la materia oscura, ese esquivo ingrediente que compone el 85% de toda la materia del universo.

En la década de 1950, William Galbraith y John Jelley construyeron el primer telescopio Cherenkov: un cubo de basura con un espejo y un detector de fotones fijados dentro

“CTA abordará cuestiones totalmente desconocidas, nuevos fenómenos que nunca hemos visto antes”, dice Rene Ong de la Universidad de California, Los Angeles, astrofísico y uno de los más de 1.000 los miembros del consorcio CTA. EEUU, México y España compiten por el observatorio del hemisferio norte y Argentina, Chile y Namibia por el sur, algunos de ellos con más de un sitio candidato.

Los rayos gamma son la forma más energética de radiación electromagnética y los que llegan a la Tierra provienen de algunos de los eventos más violentos del cosmos, como las explosiones de supernovas, estrellas de neutrones y agujeros negros. La detección de rayos gamma desde el suelo es difícil debido a que estos colisionan con las partículas del aire en la atmósfera. Esa colisión produce una gran cantidad de partículas secundarias que a su vez provocan más colisiones hasta que pronto surge una cascada con un gran número de partículas que caen hacia la superficie terrestre. Inicialmente algunas de estas partículas viajan más rápido que la velocidad de la luz en el aire y mientras se desaceleran, emiten energía en forma de un destello de luz azul conocida como radiación de Cherenkov.

En la década de 1950, William Galbraith y John Jelley construyeron el primer telescopio Cherenkov: un cubo de basura con un espejo y un detector de fotones fijados dentro. Desde entonces, los telescopios Cherenkov se han hecho más y más sofisticados hasta culminar en la red de  telescopios HESS, en Namibia, que cuenta con cinco espejos, el mayor de ellos de  28 metros de diámetro.

“Este es el experimento definitivo, nadie va a construir un telescopio más grande de este tipo jamás”

Los telescopios Cherenkov no necesitan espejos de alta precisión o lugares en la cima de las montañas como los telescopios astronómicos convencionales, ya que no apuntan hacia el espacio. En su lugar, tienen una amplia zona de recolección para detectar los débiles destellos de luz Cherenkov en la zona superior de la atmósfera y dispositivos electrónicos capaces de distinguirlos de la luz  de fondo que baja del cielo. De esta forma, los astrónomos pueden discernir la energía de los rayos gamma , su dirección aproximada y su origen.

Pocas nubes y apuesta económica

El CTA será el primer instrumento a escala global capaz de ver todo el cielo y cubrirá una gama sin precedentes de energías de rayos gamma, desde alrededor de 20 gigaelectronvoltios hasta más de 100 teraelectronvoltios, lo que le permitirá capturar partículas que no se podían detectar hasta ahora. Para ello se requieren unos 120 telescopios montados en dos sitios de gran altitud y cielos despejados. De acuerdo con el diseño actual, la red del hemisferio norte tendrá 20 telescopios Cherenkov medianos y grandes repartidos por una superficie de un kilómetro cuadrado y se centrará en los rayos gamma procedentes de fuera de la Vía Láctea. La red sur aplicará una fuerza bruta de 100 telescopios distribuidos en 10 kilómetros cuadrados para ver  los rayos gamma provenientes de nuestra galaxia.

“Este es el experimento definitivo, nadie va a construir un telescopio más grande de este tipo jamás”, dice Trevor Weekes, del Observatorio Whipple, en  Arizona, y pionero de los telescopios Cherenkov en EEUU. “CTA es ciertamente ambicioso en escala, pero el retorno científico está 100% garantizado”, dice Jamie Holder, portavoz del telescopio VERITAS. “Sólo alrededor del 10% del cielo se ha observado con una sensibilidad razonable hasta ahora”, dice.

“El Ministerio de Economía nos apoya pero no ha comprometido aún financiación”

Las criterios claves para elegir enclave son un gran número de noches despejadas, baja humedad y poco viento. Los investigadores han dispuesto instrumentos meteorológicos en todos los sitios por lo menos durante un año y también han estudiado los informes meteorológicos locales, datos satelitales y modelos climáticos globales. El consorcio CTA también tendrá en cuenta los costes de construcción, comunicaciones y lo que cada país está dispuesto a gastar en infraestructura y equipamiento.

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Los tres tipos de telescopios del CTA comparados con un todoterreno y una persona / G. Pérez, IAC (SMM)

Ese último punto es quizá el de mayor incertidumbre. “Estamos en una situación tipo ‘¿qué es primero, el huevo o la gallina?”, resume William Lee, físico de la Universidad Autónoma de México (UNAM) y representante del sitio que ofrece México. “Las agencias financiadoras no quieren prometer ninguna cantidad hasta que se elija un sitio y el consorcio está ansioso por saber cuánto aportará cada país para poder tomar la mejor decisión “, dice. España ha propuesto un sitio en la Isla de Tenerife pero permanece callada sobre el dinero. “El Ministerio de Economía nos apoya pero no ha comprometido aún financiación”, dice Ramón García López, jefe de la división de instrumentos en el Instituto de Astrofísica de Canarias. Y Chile, a pesar de que tiene un sitio candidato propuesto por los científicos del CTA, aún no es un miembro del consorcio.

Pero también hay signos positivos. Argentina, que tiene dos sitios candidatos, se ha “comprometido a gastar 12 millones de euros en infraestructuras e instrumentación técnica”, afirma Etchegoyen. “Si somos seleccionados, nuestro proyecto también será apoyado por Brasil “, añade.

CTA se incluye en la Hoja de Ruta de Infraestructuras de Investigación Europea y es uno de los siete experimentos de física de partículas de alta prioridad para varias agencias de financiación europeas. La Academia Nacional de Ciencias de EEUU incluyó el proyecto en su informe de astronomía para la década de 2010. En abril, Alemania entregó el primer prototipo de telescopio de tamaño medio del CTA y se comprometió a gastar 50 millones de euros en la construcción del proyecto.

Los informes finales de todos los enclaves deben ser presentados a finales de este mes. Un comité externo los analizará y “alrededor de 15 organismos de financiación de los principales países contribuyentes del proyecto” elegirán los dos sitios ganadores, dice Manel Martínez, co-portavoz de CTA. Una vez elegidos los sitios, el tira y afloja político sobre la financiación comenzará en serio. “Soy muy optimista y creo que vamos a obtener la aprobación [de construcción] a finales de 2014″, dice Werner Hofmann, portavoz del CTA. Los primeros experimentos podrían llegar en 2017  y el pleno funcionamiento a finales de 2019, dice.

Con la colaboración de Dan Clery

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COMENTARIOS

  • Alberto Garsia Gonsales

    Eso y que lo pongan en mi pueblo, al lado del cementerio nuclear de villar de cañas

  • marianiiina

    Por qué tanto disclaimer…