OPERARÁN UNAM E INAOE OBSERVATORIO DE RAYOS GAMMA EN EL VOLCÁN SIERRA NEGRA

Boletín UNAM-DGCS-087
Ciudad Universitaria.
11:00 hrs. 12 de febrero de 2011

• Mediante un convenio, también se pondrán en marcha dos telescopios tipo Cherenkov Atmosférico, proyecto OMEGA y, por lo menos, 300 detectores unitarios tipo Cherenkov de agua.

La Universidad Nacional Autónoma de México, por conducto de la Coordinación de la Investigación Científica, y el Instituto Nacional de Astrofísica Óptica y Electrónica (INAOE), suscribieron un convenio de colaboración para la instalación y operación del observatorio de rayos gamma HAWC (High Altitude Water Cherenkov), en el volcán Sierra Negra, y dos telescopios tipo Cherenkov Atmosférico, proyecto OMEGA.

Además, el documento establece la instalación y operación de, por lo menos, 300 detectores unitarios tipo Cherenkov de agua (Proyecto HAWC). Cada uno consta de un tanque de agua de, aproximadamente, siete metros de diámetro y cinco de altura, para la detección de partículas de alta energía; además, estará en funciones la infraestructura periférica necesaria para el funcionamiento del observatorio.

Cada uno de los dos telescopios de tipo Cherenkov atmosférico tendrá una antena reflectora, una cámara de fototubos y el equipo electrónico y de cómputo requerido para su control y adquisición de datos, así como de la infraestructura periférica necesaria para su funcionamiento.

Por parte de esta casa de estudios, suscribieron el documento Carlos Arámburo de la Hoz, coordinador de la Investigación Científica; Guillermo Monsivais Galindo, Alejandro Frank Hoeflich, William Henry Lee Alardin y José Francisco Valdés Galicia, directores de los institutos de Física (IF), Ciencias Nucleares (ICN), Astronomía (IA) y Geofísica (IGf), respectivamente. Por el INAOE, José Silviano Guichard Romero, director General, y Alberto Carramiñana Alonso, coordinador de Astrofísica.

Consolidación de proyectos en el país

Tras agradecer al INAOE la confianza para suscribir el acuerdo, que se buscaba desde hace tiempo para establecer las bases de colaboración y para definir los mecanismos de interacción entre ambas instituciones, Arámburo de la Hoz consideró que con este tipo de proyectos México se coloca en un lugar trascendente en los campos de la astrofísica y la astronomía.

HAWC es un proyecto que ha contado con la participación no sólo de estas dos instituciones, sino también de otras entidades nacionales e internacionales; de hecho, recientemente recibió apoyo por parte del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, refirió.

Ese apoyo, abundó, permitirá desarrollar el sitio con una visión a mediano y largo plazos para la investigación sobre fuentes de alta energía, en particular rayos gamma provenientes de distintos sitios del Universo, y al mismo tiempo, consolidar el proyecto OMEGA.

Por su parte, Guichard Romero reconoció que con este tipo de convenios se fortalece la capacidad de investigación en el área, no sólo de los integrantes del INAOE, sino de la UNAM y de otras instituciones del país, al contar con mayor y mejor infraestructura.

En la sala del Consejo Técnico de la Investigación Científica de esta casa de estudios, destacó que Sierra Negra es un área ideal para realizar este tipo de desarrollos, como se demuestra con los proyectos que se tienen en la zona, como el Gran Telescopio Milimétrico, el HAWC, un detector de neutrones y el radiotelescopio solar RT5, entre otros.

En ese sentido, Valdés Galicia recalcó que el hecho de que Sierra Negra se haya convertido en un sitio astrofísico de observación de importancia mundial representa, al mismo tiempo, un gusto y una responsabilidad para quienes participan en alguno de los proyectos que ahí se impulsan.

Asimismo, Monsivais Galindo resaltó este tipo de colaboraciones, en las que participan varias entidades universitarias, y que además lo hagan de manera seria y decidida. Una vez que se obtengan más resultados de los proyectos que se realizan en la zona, la astrofísica y la astronomía mexicana serán más reconocidas en el planeta, acotó.

Para Lee Alardin, participar en proyectos científicos de este potencial como grupo, como instituciones mexicanas conjuntas, es fundamental. La UNAM y el INAOE desarrollan la mayor parte de la investigación astrofísica en el país.

Al destacar las condiciones que ofrece Sierra Negra, sitio de gran altura y que cuenta con importante infraestructura, Carramiña Alonso, coordinador de Astrofísica del INAOE, indicó que es del interés de ese instituto abrir el sitio a la comunidad científica nacional, para potenciarlo y que se aproveche para una diversidad de experimentos que permitan capitalizar sus condiciones.

Trabajo conjunto desde 2007

La Colaboración HAWC (High Altitude Water Cherenkov), formada en 2007 entre instituciones mexicanas y estadounidenses, tiene como objetivo crear un Observatorio de Rayos Gamma de Alta Energía en el volcán Sierra Negra, Puebla, mediante el uso de la técnica de detectores de Cherenkov en agua. En ella participan, entre otros, los Institutos de Astronomía, Ciencias Nucleares, Física y Geofísica de la UNAM, y el INAOE.

En 2009, se obtuvo el permiso para desarrollar el sitio de HAWC y se instaló un primer prototipo de tres detectores en la cima del volcán, en el área circundante al proyecto del radiotelescopio solar RT5, a cuatro mil 530 metros sobre el nivel del mar.

En mayo de 2010, se inició la construcción del arreglo VAMOS, de siete detectores junto al sitio final de HAWC, a cuatro mil 100 metros sobre el nivel del mar. Y este año, comenzó la edificación del Observatorio HAWC de 300 detectores Cherenkov.

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Da Conacyt 2 mdd para empezar la construcción del observatorio HAWC

Se ubica en Puebla; servirá para analizar la energía cósmica y su origen

Emir Olivares Alonso

Periódico La Jornada
Viernes 23 de julio de 2010, p. 3

El proyecto del observatorio de rayos gamma Cherenkov de Agua de Alta Altitud (HAWC, por sus siglas en inglés), en el que participan investigadores de varias instituciones de educación superior de México y Estados Unidos, obtuvo un financiamiento de 4 millones de dólares para comenzar su primera fase de construcción e investigación.

Los recursos serán otorgados por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos y por el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) de México para instalar y poner en operación la primera etapa del observatorio, con el que se podrá detectar la energía cósmica y su origen.

Cuando se haya finalizado su instalación –se estima que el próximo año–, el proyecto, que en México es encabezado por científicos de la Universidad Nacional Autónoma de México y del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, se conformará por 900 fotosensores instalados dentro de 300 tanques (de unos siete metros de diámetro por cinco de profundidad) con agua cristalina, mediante los cuales formará el mapa del cielo durante las 24 horas del día para analizar los rayos gamma que chocan con la atmósfera a la velocidad de la luz.

Hace un par de meses, el equipo de investigación de HAWC obtuvo un financiamiento de 2 millones de dólares de la NSF, cifra que será igualada por el Conacyt. Con la suma de esos apoyos económicos se iniciará la colocación de un importante número de tanques y su inmediata operación.

Primer mapa del cielo

Hasta hace un año, este observatorio de rayos gamma –que se ubica en la Sierra Negra de Puebla, a más de 4 mil metros sobre el nivel del mar– era sólo un prototipo de tres tanques.

Con ese pequeño prototipo los científicos consiguieron elaborar el primer mapa del cielo.

En julio de 2007, durante el Congreso Internacional de Rayos Cósmicos que se realizó en Mérida, Yucatán, los científicos mexicanos demostraron que el mejor sitio para instalar este observatorio era la Sierra Negra, al oriente de Puebla. También compitieron por la sede Tíbet, en China, y Chacaltaya, en Bolivia.

El antecedente de HAWC es el observatorio Milagro, ubicado en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, Nuevo México, Estados Unidos, construido también con la tecnología Cherenkov de agua.

El científico ruso Pável Alekséyevich Cherenkov (Nobel de Física en 1958) estudió los efectos de los rayos gamma en la materia líquida. Así se concluyó que cuando esta energía choca con la atmósfera a la velocidad de la luz genera una cascada de partículas que caen sobre la Tierra, las cuales se perciben de manera más fácil en agua, pues reducen su velocidad y generan una luz azulada.

El propósito del HAWC es instalar cientos de fotosensores en las tres centenas de tanques con agua cristalina para detectar los rayos, determinar su tipo y el lugar del que provienen. Con el estudio de estas partículas los investigadores encontrarán materia oscura, ráfagas solares y destellos de rayos gamma que permitirían un mejor entendimiento del universo.

UNAM participa en el desarrollo del Observatorio de Altas Energías

Investigadores de nuestro país realizarán ciencia de frontera en la astronomía, a través del estudio de rayos gamma, buscarán conocer más de la materia oscura, colisión de estrellas y la cartografía del cosmosESTUDIOS CÓSMICOS. El Observatorio de Altas Energías está localizado en Puebla, compitió para su sede con India y Bolivia (Foto: Archivo El Universal )

NOTIMEX
EL UNIVERSAL
JUEVES 06 DE AGOSTO DE 2009

09:01 Ciudad de México. Científicos de México y Estados Unidos trabajan en el desarrollo del Observatorio de Altas Energías (HAWC, por sus siglas en inglés) para captar desde la Tierra rayos gamma, que son las partículas más energéticas del universo y estudiar su origen cósmico.
En conferencia de prensa, Carlos Arámburo de la Huz, coordinador de Investigación Científica de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) , precisó que también se analizará la posible presencia de estos rayos en la materia oscura que ocupa la mayor parte del cosmos.

Explicó que se trata de 300 tanques alineados y llenos de agua dotados de tres sensores cada uno, que reciben electrones y positrones de cascadas de rayos gamma que llegan del espacio exterior a la Tierra.

Esta captación, declaró, será posible porque el arreglo estará a cuatro mil 500 metros sobre el nivel del mar, en el volcán Sierra Negra, ubicado en Puebla, dentro del Parque Nacional Pico de Orizaba, donde ya se desarrolla un polo astronómico nacional.

Al recibir la cascada de rayos gamma se generan en el agua brevísimos pulsos de luz (fotones) , captados y amplificados por los sensores de cada contenedor, que luego los envían a computadoras para su estudio, aclaró.

El científico explicó que este proyecto reúne el esfuerzo de los Institutos de: Física, Astronomía, Geofísica y Ciencias Nucleares de la UNAM, la Universidad Autónoma de Chiapas, la Benemérita Universidad de Puebla, la Universidad de Guanajuato y la Michoacana de San Nicolás de Hidalgo.

Además del apoyo de la Secretaría de Educación Pública (SEP) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) , lo que demuestra que la astronomía mexicana es reconocida a nivel internacional, indicó el especialista.

A su vez, el director del Instituto de Física (IF) , Guillermo Monsiváis, explicó que el objetivo del Hawc (Observatorio de Luz Cherenkov en Agua) es estudiar los rayos gamma del universo, cuyo origen se desconoce.

En tanto, María Magdalena González, investigadora del Instituto de Astronomía, indicó que estos rayos que emiten en un segundo tanta energía como la masa del Sol, ofrecerán una mirada inédita al conocimiento del universo, en específico a proyectos como la materia oscura, la colisión de estrellas y el mapa del cielo.

"Su instalación en México, que se ganó ante propuestas de la India y Bolivia, significa un desarrollo rápido de la astrofísica de rayos gamma y reúne la experiencia mexicana en astronomía, física nuclear y de rayos cósmicos", aseguró.

En el lado estadunidense, el proyecto lo encabeza la Universidad de Maryland, la Fundación Nacional para la Ciencia y el Laboratorio Los Alamos. Participan un total de 50 investigadores de 11 instituciones nacionales y 12 estadunidenses.

Primer mapa del cielo en rayos cósmicos visto el Volcán Sierra Negra

• El Observatorio de rayos gama HAWC es único en su género
• HAWC observará los eventos más energéticos del universo
• Ya se tiene un primer mapa del cielo con el prototipo de HAWC

Grupos de los Institutos de Astronomía y de Física de la UNAM, del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla y de la Universidad Autónoma de Chiapas instalaron un primer prototipo del observatorio de altas energías, llamado HAWC, por “High Altitude Water Cherenkov” (observatorio de luz Cherenkov en agua), en la cima del Volcán Sierra Negra, en el Estado de Puebla, a una altitud de 4,530m, a unos cuantos kilómetros del Gran Telescopio Milimétrico.

El Observatorio HAWC es único en su género, distinto al concepto clásico de espejos, lentes y antenas. Consiste en un arreglo de contenedores llenos de agua pura y sensores de luz que observan partículas sumamente energéticas provenientes de los eventos más violentos del universo. El prototipo instalado está conformado por 3 contenedores de agua de 3.0m de diámetro, 4m de alto y un sensor de luz en cada uno. El Observatorio terminado consistirá de un arreglo de 300 contenedores de 5m de alto y de 7.3m de diámetro.

Fig. 1. Fotomontaje de cómo se vera el observatorio HAWC en el Volcán Sierra Negra a una altitud de 4100m. Enfrente el Volcán Pico de Orizaba.

Fig.2. Foto de los tres contenedores de agua del arreglo prototipo de HAWC a 4530m de altura. T1 a la derecha detrás de la rampa y junto a una caseta de piedra. T2 hacia el final de la meseta casi al centro de la imagen y el último (T3) del lado derecho junto a otro contenedor de color azul. El pico del Volcán Sierra Negra se encuentra a la derecha y el Volcán Pico de Orizaba detrás del fotógrafo.

El objetivo de la construcción de este prototipo es resolver los problemas de diseño y logística relacionados con la altura del sitio. Durante 3 meses se trabajo en montar los tanques, en llenarlos de agua purificada e instalar los detectores y la electrónica de adquisición de datos. En marzo de este año, el esfuerzo fructíferó y se tomaron los primeros datos de chubascos de rayos cósmicos y de rayos gama que llegaron al prototipo.

Los rayos gama (radiación electromagnética de muy alta frecuencia) y los rayos cósmicos (partículas subatómicas que viajan a gran velocidad) son producto de los eventos más energéticos y violentos del universo, como lo es la explosión de una supernova o la presencia de un hoyo negro super-masivo. Llegan a cada momento y sin descanso a nuestro planeta. Se les detecta en mayor cantidad a grandes alturas, pues nuestra atmósfera los detiene, protegiendo así la vida en la superficie. La detección y estudio de fuentes de rayos gama son motivo de discusión e investigación científica de frontera.

Cuando un rayo gama alcanza la atmósfera terrestre interacciona con las moléculas de aire y se convierte en par de partículas cargadas de materia y anti-materia es decir en un electrón y un positrón. El positrón pronto se encuentra con otro electrón y juntos se aniquilan para formar un par de rayos gama de menor energía que el original. Los electrones chocan con átomos de la atmósfera y se frenan emitiendo rayos gama. Estos rayos gama se vuelven a convertir en un positrón y electrón. Y así sucesivamente se van multiplicando el número de rayos gama, electrones y positrones formando una cascada de partículas que cruza la atmósfera hasta llegar a HAWC. Los rayos cósmicos también producen cascadas que además contienen partículas más pesadas como muones y piones.

Las partículas de las cascadas entran en los contenedores en donde viajan mas rápido de lo que la luz viaja en el agua. Y como un avión supersónico emite una onda de choque a su paso. Las partículas van dejando su estela de luz visible que nos permite saber que han pasado por ahí. La cascada dejará una señal de luz a un cierto tiempo en los detectores de HAWC, lo que nos permitirá determinar su energía, dirección y si era un rayo gama o un rayo cósmico. Como cada contenedor esta aislado de la luz exterior, un observatorio como HAWC puede trabajar incluso de día.

Fig.2. Vista artística de un agujero negro emitiendo rayos gama. Uno de estos rayos gama llega a la atmósfera y produce una cascada de partículas que avanzara hasta la superficie terrestre. Credito: Aurore Simonnet, Sonoma State University.

Fig.3. Simulación de un contenedor de agua de los que podría utilizar HAWC. Abajo, en la base del contenedor uno de los sensores de luz visible. Las líneas verdes simulan la luz de Cherenkov radiada por una partícula que pasa por el contenedor.

Con solo 3 tanques, este pequeño arreglo determino la dirección de cada cascada de partículas que le llego a él y por lo tanto la dirección de la partícula que la origino (para determinar la energía y si fue rayo gama o rayo cósmico se requiere de varias decenas de contenedores). Así, por primera vez, se obtuvo un mapa del cielo en rayos cósmicos desde México.

Fig. 3 Cada símbolo sobre la esfera indica la dirección de cada rayo cósmico que observo el prototipo de HAWC. La región a la izquierda no tiene símbolos ya que en esa dirección no llegan cascadas de partículas debido a que el pico del Volcán Sierra Negra las bloquea.

Lo que vemos ahora se compara con ver el cielo a plena luz del día. Las cascadas de rayos cósmicos nos impiden ver las fuentes de rayos gama al igual que la luz del día nos impide ver las estrellas. Conforme vaya creciendo el arreglo de HAWC, se podrán eliminar todas aquellas cascadas generadas por rayos cósmicos, para irnos dejando solo un mapa de fuentes de rayos gama y cada día podremos ver el paso de la Nebulosa del Cangrejo sobre HAWC.

Este resultado es de gran importancia pues muestra que el diseño de HAWC es viable y que funciona como lo esperado. Demuestra también que la comunidad de científicos mexicanos es de primer nivel y que tienen la capacidad de llevar a cabo un proyecto de esta magnitud en los tiempos y con la calidad requerida. Por ultimo, este resultado es la semilla del proyecto HAWC.

En la construcción de HAWC participan 11 instituciones mexicanas y 12 estadounidenses. Las instituciones mexicanas que lideran el proyecto son el Instituto de Astronomía y el Instituto de Física, ambos de la Universidad Nacional Autónoma de México, así como el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. Este primer arreglo fue financiado por estas instituciones y la Universidad de Chiapas. El financiamiento total del proyecto incluirá al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT), la National Science Foundation (NSF-USA) y la Universidad de Maryland, USA.

A cuatrocientos años de que Galileo utilizó el primer instrumento para observar el firmamento al parecer inmutable, la colaboración HAWC propone utilizar un nuevo concepto de observatorio basado en contenedores de agua a gran altura para observar los procesos más violentos del universo.

UNAM estudia cosmos en contenedores de agua

Organización Editorial Mexicana
26 de enero de 2009

Redacción El Sol de México

Ciudad de México.- A través del proyecto denominado "Observatorio Hawc" -conformado por 900 contenedores llenos de agua cristalina- investigadores de la UNAM pretenden estudiar el cosmos para encontrar nuevos fenómenos y superar lo realizado por observatorios anteriores y actuales.

La investigadora del Instituto de Astronomía de la UNAM, María Magdalena González Sánchez, que ha participado en el proyecto desde 2002, relató que con los primeros resultados surgió la necesidad de un observatorio mayor y más sensible.

Así, ahora HAWC será la segunda generación del observatorio de rayos gamma, que consiste en un conjunto de 900 tanques, y superará en tamaño y sensibilidad al anterior, "será 15 veces mejor que el proyecto Milagro, principalmente porque estará a cuatro mil 100 metros sobre el nivel del mar, y su superficie será cinco veces mayor".

Cuando los científicos mexicanos -en particular el Instituto Nacional de Astrofísica Óptica y Electrónica- se enteraron de que el volcán Sierra Negra era una posible sede para colocar el nuevo proyecto, que competía con el Tibet, en China, y Chacaltaya, en Bolivia, realizaron estudios de sitio para evaluar su factibilidad; así, en julio de 2007, en el Congreso Internacional de Rayos Cósmicos, realizado en Mérida, Yucatán, se decidió que el país sería el lugar ideal.

La construcción de HAWC inició con la instalación, en noviembre, del primer tanque -financiado por la UNAM-, cerca del Gran Telescopio Milimétrico (GTM); ahora se tienen dos más, costeados por la Universidad de Chiapas. "Además, ya no es una alberca, sino un conjunto de depósitos de 3.6 metros de diámetro por 4.5 de altura, cada uno, que contendrán cerca de 45 mil litros de agua", apuntó.

HAWC (High Altitude Water Cherenkov) es un proyecto que inició su desarrollo en México, con la participación de especialistas nacionales, quienes probaron que no había mejor sitio para colocarlo que el volcán Sierra Negra, al oriente del estado de Puebla.

Con esta nueva herramienta para contemplar el universo se pretende buscar materia oscura, estudiar ráfagas solares y objetos astrofísicos, como destellos de rayos gamma y centros activos de galaxias, además mirar la muerte de hoyos negros primordiales; "incluso, lograr lo que no se pudo con Milagro: entender esos centros activos y hacer correcciones a la velocidad de la luz, pues se cree que ésta no es constante", acotó.

La falta de apoyo económico retrasa la construcción del observatorio en Puebla

MÓNICA CAMACHO
La Jornada de Oriente - Puebla

La construcción del observatorio de rayos gamma más grande del mundo, que se pretende instalar en el cerro La Negra, enfrenta problemas presupuestales y burocráticos que han retrasado el proyecto científico por más de un año.

El observatorio de rayos gamma será el más grande de su tipo en el mundo, por lo que podrá ser capaz de monitorear las 24 horas del día los objetos que emitan las energías más fuertes en el espacio, de acuerdo con un resumen del proyecto elaborado por el INAOE / Foto José Castañares

En primera, los investigadores de las seis instituciones científicas y educativas que trabajan en el observatorio no han encontrado el respaldo económico esperado de los gobiernos mexicano y estadounidense, por lo que en tres años sólo han amarrado una séptima parte del presupuesto que requieren, el cual asciende a 7 millones de dólares.

En segunda, las autoridades de la Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (Semarnat) y de la Comisión Nacional del Ambiente (Conam) endurecieron los requisitos para la construcción de proyectos científicos en la Sierra Negra, debido a que la zona está en el Parque Nacional Pico de Orizaba, una de las 69 áreas naturales protegidas del país.

Aun así, el integrante de la red de investigación binacional México–Estados Unidos que promueve el observatorio, Alberto Carramiñana Alonso, es optimista, pues afirma que los directivos del INAOE y de la Fundación Nacional de la Ciencia de Estados Unidos (NSF por sus siglas en inglés) se comprometieron a aportar el primer millón de dólares, con el cual podrán echar a andar la primera etapa del proyecto.

China y Bolivia disputaban la sede

El observatorio de rayos gamma del volcán de la Sierra Negra, también denominado High Altitude Water Cherenkov (HAWC), será el más grande de su tipo en el mundo, por lo que podrá ser capaz de monitorear las 24 horas del día los objetos que emitan las energías más fuertes en el espacio, de acuerdo con un resumen del proyecto elaborado por el INAOE.

La idea surgió a mediados de 2007, cuando investigadores de EU, que operaban un observatorio en California llamado “Milagro”, conocieron el Gran Telescopio Milimétrico que el INAOE y la Universidad de Massachusetts construyeron en el volcán de la Sierra Negra.

Los científicos estadounidenses se acercaron a los integrantes de la Coordinación de Astrofísica del INAOE, encabezada por Alberto Carramiñana, para proponerles la instalación de un observatorio de rayos gamma a gran altura en el mismo lugar.

Carramiñana explica que, antes de que se definiera el desarrollo del proyecto en Puebla, los investigadores analizaron instalar el observatorio de Rayos Gamma HAWC en una zona del Tibet, así como en el norte de Los Andes, en Bolivia.

En Bolivia y China existen condiciones geográficas mejores, afirma, porque allá se alcanzan alturas de hasta 4 mil 800 metros y 4 mil 600 metros, respectivamente, cuando en La Negra el punto disponible más elevado es de 4 mil 100 metros.

Los integrantes del INAOE formaron una colaboración mexicana con los integrantes del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), así como de las universidades públicas de Puebla, Guanajuato y Michoacán para convencer la construcción del observatorio en La Negra.

Entrevistado en las instalaciones del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, localizadas en el municipio de Tonantzintla, Carramiñana agrega: “el problema de Bolivia fue la carencia de un grupo científico lo suficientemente grande para soportar el proyecto; China sí lo tenía, por lo que tuvimos que convencer a los investigadores estadounidenses de que nosotros éramos iguales o más capaces que los compañeros asiáticos”.

Finalmente, los operadores del observatorio Milagro decidieron desmantelar dicha instalación astronómica para trasladarla a Puebla e iniciar el proyecto del HAWC.

Escaso presupuesto, primera barrera

De acuerdo con los planes originales, el observatorio de rayos gamma comenzaría a construirse a finales de 2007, para poderlo operar a partir de 2010 con la ayuda de 60 especialistas en el ramo. Sin embargo, la falta de recursos económicos provocó que las fechas se postergaran dos años más.

Hasta el momento cuatro instituciones se han comprometido a invertir en el proyecto: la NSF, el INAOE, la UNAM y la Universidad de Chiapas.

Carramiñana precisa que los directivos de la Fundación Nacional de la Ciencia –agencia independiente del gobierno estadounidense que financia 20 por ciento de la investigación básica en los institutos y universidades de EU– asignaron al observatorio 900 mil dólares, los cuales aún no han sido liberados.

Las autoridades del INAOE, agrega, se comprometieron a invertir 150 mil dólares en un periodo de tres años, mientras que los representantes de la UNAM y la Universidad de Chiapas analizan el presupuesto anual, para definir el monto que destinarán al proyecto.

“Si todo sale bien a finales de 2009 iniciaremos la construcción del HAWC, por lo que en 2012 el observatorio estará terminado y podrá arrojar los primeros resultados científicos”, afirma el coordinador de Astrofísica del INAOE, al agregar que aún está pendiente la aportación del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) y del gobierno de Puebla.

Mientras un grupo de investigadores continúa tramitando recursos ante los gobiernos mexicano y estadounidense, así como ante las agencias de investigación, otro se encarga de adquirir los permisos de la Semarnat para la construcción del observatorio de rayos gamma.

Para poder operar, el observatorio requiere la instalación de 900 tanques de agua de gran tamaño, los cuales se colocarían en una meseta que se ubica en la parte media del cerro La Negra.

Debido a que la zona está dentro del Parque Nacional Pico de Orizaba, la Semarnat analiza el impacto que tendrá en la flora y fauna la construcción de un camino que un kilómetro de longitud que unirá al observatorio con la vía que conduce al Gran Telescopio Milimétrico.

Aunque en el proyecto no se considera el derribo de árboles, prosigue Carramiñana, una de las condicionantes fijadas por las autoridades de la Semarnat nos obliga a colaborar en la restitución del medio ambiente del lugar.

“Esas disposiciones no se aplicaron a los encargados de construir el Gran Telescopio Milimétrico, pero nosotros estamos dispuestos a cumplir las instrucciones de la Secretaría de Medio Ambiente”, asevera.

HAWC estudiará actividad volcánica

El objetivo principal del observatorio HAWC será elaborar un mapa de la bóveda celeste para descubrir nuevas fuentes de rayos gamma, en los cuales se concentra la energía más elevada del universo.

Sin poder esconder su entusiasmo, Alberto Carramiñana expone: “con el observatorio podremos estudiar diferentes fenómenos astrofísicos; conocer los ambientes más extremos del universo, ahí suceden cosas violentas: chorros de gas que van casi a la velocidad de la luz y chocan contra materia”.

Además, agrega, se podrán realizar observaciones profundas del sol, el cual iniciará un periodo de gran actividad en 2012, así como estudiar la actividad del volcán Pico de Orizaba, del cual sacarán tomografías de la cámara magmática.

El investigador asegura que la incorporación de observatorio HAWC representará un gran avance para la ciencia en el estado y el país, pues investigadores y estudiantes podrán realizar proyectos de tesis en sus instalaciones sin que tengan que irse a otros países.

“Necesitamos demostrar que en Puebla y México existe investigación de relevancia, que no es necesario irse al extranjero para tener proyectos de primera línea”, comentó.

Continuarán en México las investigaciones en torno a los extraños efectos del campo magnético de nuestra galaxia

La colaboración Milagro, compuesta principalmente por científicos de instituciones a todo lo ancho de los EEUU, y en la que participa la Dra. Ma. Magdalena González del Instituto de Astronomía de la UNAM, ha descubierto dos regiones compactas con un inesperado exceso de rayos cósmicos.

Los rayos cósmicos son partículas energéticas provenientes del espacio que impactan la atmósfera terrestre. Cuando estas partículas chocan con la atmósfera se produce una larga cascada de partículas secundarias.

El Observatorio Milagro, localizado en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, Nuevo México, detecta rayos cósmicos al observar las energéticas partículas secundarias que logran llegar a la superficie terrestre. El origen de los rayos cósmicos ha sido un misterio para la astrofísica, que ha sido estudiado desde principios del siglo XX cuando Víctor Hess descubrió la radiación cósmica.

Antes del descubrimiento de Milagro, se creía que los rayos cósmicos de alta energía llegaban a la Tierra desde todas direcciones y en igual cantidad. Se sabe que los rayos cósmicos son desviados por el campo magnético de la Vía Láctea en su camino hacia la Tierra sin importar de donde provienen.

De acuerdo a lo que los científicos saben del campo magnético de nuestra Galaxia, los rayos cósmicos que Milagro detecta no deberían de apuntar hacia la fuente de origen ni aunque la fuente estuviera muy cerca de la Galaxia. Por lo que el descubrimiento de Milagro cuestiona nuestro entendimiento del campo magnético cerca de nuestro sistema solar y abre la posibilidad de que algún efecto cercano desconocido sea la explicación de estas observaciones.

Los científicos de Milagro se han asociado con colegas mexicanos y han propuesto al National Science Foundation que se construya la segunda generación de este tipo de observatorios llamado HAWC (High Altitude Water Cherenkov) que será ubicado a gran altura en el Volcán Sierra Negra de Puebla. Se espera que las observaciones de rayos cósmicos y rayos gama que se realizarán con HAWC ampliarán los trabajos realizados hasta ahora y resolverán el misterio del origen de los rayos cósmicos.

La colaboración HAWC está constituida por once instituciones estadounidenses y 13 mexicanas y es liderada por la Dra. Ma. Magdalena González del Instituto de Astronomía, UNAM y el Dr. Alberto Carramiñana del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. De la UNAM participan grupos de Astronomía, Ciencias Nucleares, Geofísica, Geociencias y Física.

El viernes 7 de noviembre los Doctores Rubén Alfaro, Ernesto Belmont y Andrés Sandoval con sus estudiantes, técnicos y con el Dr. Humberto Salazar y su grupo de la BUAP, instalaron en el Volcán Cerro la Negra a 4538m snm el primer tanque del prototipo del observatorio HAWC de gammas de ultra alta energía (1-100 TeV).

Este trabajo ha sido apoyado por la Fundación Nacional de Ciencia (National Science Foundation), el Departamento de Energía de los Estados Unidos, el Laboratorio Nacional de Los Álamos y la Universidad de California.

Más información sobre el experimento Milagro y HAWC en la página web de HAWC: http://umdgrb.umd.edu/hawc, www.inaoep.mx/~hawc o contactar a la Dra. Ma. Magdalena González (magda@astroscu.unam.mx) en el Instituto de Astronomía de la UNAM.

Será instalado en México el observatorio de rayos gamma HAWC

• Será capaz de realizar un mapa profundo de más de la mitad del cielo y de monitorear diariamente cuasares, destellos de rayos gamma e incluso el Sol.
• Será instalado en el Volcán Sierra Negra, en el estado de Puebla.
• Participan en el proyecto científicos de INAOE, UNAM, BUAP, CINVESTAV y las Universidades de Guanajuato y Michoacán-

Volcán Pico de Orizaba y Sierra Negra

Santa María Tonantzintla, a 19 de julio de 2007.
- El pasado 8 de julio, durante la Conferencia Internacional de Rayos Cósmicos realizada en Mérida, Yucatán, un grupo de científicos mexicanos logró que la decisión del sitio donde se construirá el observatorio de rayos gamma HAWC (High Altitude Water Cerenkov) sea a favor de México.

HAWC será un observatorio capaz de monitorear las 24 horas del día fuentes celestes emisoras de rayos gamma que estén a menos de 45 grados del cenit.
Gracias a la rotación terrestre HAWC hará diariamente un mapa muy superficial de más del sesenta por ciento del cielo. Estos datos se irán acumulando continuamente de manera que en un año HAWC nos dará un mapa profundo del cielo visto en rayos gamma.

Ubicación de reservorio de HAWC en Sierra Negra

Fotomontaje de HAWC en su configuracion de tanques. Ahora se está considerando
que en vez de la alberca, se haga con tanques que simulen la alberca. Las
motivaciones son logísticas y económicas. Pero la sensibilidad de Hawc será
casi la misma. Son tanques de 5m de diámetro y poco más de 4m de alto.

Las ondas de radio, la luz visible y los rayos X y gamma son manifestaciones distintas de un mismo fenómeno: las ondas electromagnéticas o fotones. Lo que los diferencia es su longitud de onda o, equivalentemente, la energía del fotón en cuestión. Así la luz visible corresponde con fotones de entre 2 electrón-voltios (eV) -luz roja- y 3 eV (luz violeta).

La luz ultravioleta es más dañina para los organismos ya que sus fotones pueden tener una energía de 10 eV, mientras que los rayos X tienen energías de centenares o miles de eV. Los rayos gamma son los fotones de mayor energía, y en particular HAWC estudiará el cielo detectando fotones con energías de billones (millones de millones) de eV. Sólo los fenómenos más violentos del Universo pueden producir este tipo de radiación.

Un método para detectar estos fotones es la técnica Cerenkov de agua, la cual consiste en instalar una gran cantidad de agua a la mayor altura posible. Los rayos gamma de muy alta energía generan en la atmósfera una cascada de partículas, la cual crece hasta alcanzar un máximo a unos 6000 metros de altura y empieza a decaer al seguir avanzando dentro de la atmósfera. Las partículas de la cascada al entrar al agua emiten un tipo de luz conocida como luz Cerenkov, por el nombre de su descubridor.

Milagro detecta la cascada de partículas a partir de la luz cerenkov que ésta emite en el reservorio de agua filtrada.

Diagrama del reservorio de Milagro y sus detectores

El funcionamiento de los detectores Cerenkov de agua ha sido corroborado con el experimento MILAGRO, un estanque de 50 por 80 metros de lado y 8 metros de profundidad situado a 2630 metros de altura en Nuevo México, el cual ha estado estudiando el cielo desde 1999 y que reportó varios descubrimientos importantes durante la Conferencia Internacional de Rayos Cósmicos realizada en Mérida del 3 al 11 de julio del presente.

Reservorio del proyecto Milagro en Los Álamos (EEUU)

La UNAM, con la colaboración de la Dra. Magdalena González del Instituto de Astronomía, es desde hace más de dos años, parte del proyecto MILAGRO, con lo que ha adquirido ya experiencia en la detección de rayos gamma.

El éxito de MILAGRO llevó a plantear el proyecto HAWC: un detector Cerenkov de agua de 150 metros de lado ubicado a mas de 4000 metros de altura, el observatorio mas importante de su tipo en el mundo, capaz de realizar un mapa profundo de más de la mitad del cielo y de monitorear diariamente cuasares, destellos de rayos gamma e incluso el Sol.

Se observa el plano galáctico en distintas longitudes de onda. El último cuadro, en gris, es la imagen de la Vía Láctea en rayos gamma (TeV). Lo que está completamente gris es la parte del cielo a la que
milagro no tiene acceso.

Las características del observatorio, la necesidad de una infraestructura cercana y de un grupo científico local de importancia condujeron a dos sitios posibles: el Volcán Sierra Negra en México y el Tibet en China. En México se logró juntar a un grupo de más de 40 científicos de diversas instituciones, incluyendo al INAOE, la UNAM, la BUAP, el CINVESTAV y las universidades de Guanajuato y de Michoacán, formando un equipo científico mayor que el de los estadounidenses que iniciaron el proyecto. La colaboración mexicana que logró la sede del experimento está encabezada por Alberto Carramiñana del INAOE y Magdalena González del IA-UNAM e incluye reconocidos astrofísicos, físicos de altas energías, geofísicos e incluso expertos en geología e hidrogeología.

HAWC tiene un costo estimado en 6 millones de dólares y se espera comenzar su construcción a finales de este año y operarlo desde el 2010 y hasta el 2020.
La instalación de HAWC en México, pendiente de la aprobación final por parte de la SEMARNAT, dará un gran impulso a diversas disciplinas científicas en nuestro país.

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