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De MAGIC a HAWC, rastreando los rayos gamma

Reyna Alejandra Fonseca Velázquez
11/ene/2016

Auque existen muchos instrumentos que intentan rastrear rayos gamma e identificar su origen, como pueden ser agujeros negros o remanentes de supernovas, es necesario interpretar los datos que arrojan con análisis cada vez más sofisticados.

Adiv González Muñoz, investigador posdoctoral del Instituto de Física, es un apasionado del estudio de estos objetos extragalácticos y durante su doctorado se planteó algunos de esos sofisticados retos de interpretación de los rayos gamma: definir la opacidad, producto de la interación de los rayos gamma con la Luz de Fondo Extragaláctica. Y presentó su trabajo en agosto del 2015 como parte del Seminario de Altas Energías.

La radiación gamma puede provenir de agujeros negros o estrellas super-masivas que liberan grandes cantidades de partículas que se aceleran. A estos objetos extragalácticos se le conoce como núcleos galácticos activos o AGN’s por sus siglas en inglés. Cuando los rayos gamma llegan a la atmósfera, chocan con las partículas que están en ella y producen radiación Cherenkov, una ligera luz azul conocida como radiación Cherenkov que puede ser medida.

La Luz de Fondo Extragaláctica (LFE), que se refiere a la acumulación de toda la luz producida en la historia del Universo, interactúa con los rayos gamma provenientes de AGN’s antes de que ellos lleguen a nuestro planeta y ocasionan que los espectros de energía de dicha radiación se modifiquen pues, el espectro infrarrojo absorbe parte de la energía de los rayos gamma.

“Estos rayos gamma pueden interactuar con algunos de estos fotones de fondo que producen un par electrón-positrón y esto, desde la Tierra se ve como una absorción de rayos gamma”, explica.

Para identificar esa opacidad existen telescopios como MAGIC, (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope), ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos en La Palma (Islas Canarias). MAGIC construido en 2004, consiste en un plato reflector de 17 metros de diámetro y un área de 240 metros cuadrados, cuyo objetivo es la detección de rayos gamma de muy alta energía.

Adiv González Muñoz trabajó en MAGIC para interpretar los datos de esa opacidad. De hecho, la mejor oportunidad para medir dicha opacidad es cuando el AGN emite un flare o“llamarada” (un pico de máxima emisión de rayos gamma).

Sabiendo esto, González logró medir y comparar los valores de esta LFE por medio de las observaciones que hizo con MAGIC de dos AGN’s; Markarian 421 y 1ES 1011+496 que son dos blazares, es decir, fuentes muy compactas de energía caracterizadas por la emisión de jets o chorros de materia apuntando hacia la Tierra, que fueron observados en épocas distintas y en estados de llamaradas extraordinarias. Los espectros que éstos AGN’s produjeron fueron de tan buena calidad que con estas observaciones, el mexicano pudo medir el efecto de la LFE en ellos.

Pero los intereses del joven investigador iban más allá. Puso su ojos en medir la variabilidad periódica de las emisiones de rayos gamma de distintos AGN’s.

Lo que había hecho hasta ese momento con MAGIC, sólo le aportaba información del lugar donde se generan los rayos gamma. Pero si lograra observar y medir variación periódica de esas emisiones, podría obtener información de la dinámica del lugar de donde proviene la radiación y tener datos más específicos de sus orígenes:¿parejas de estrellas supermasivas?, ¿agujeros negros? Entonces Adiv sabría cómo es la estructura (más general) alrededor del AGN que se estudie.

Como MAGIC sólo puede observar las fuentes de rayos gamma por 2 o 3 horas por noche porque es un telescopio que necesitan estar apuntando forzosamente hacia la fuente para poder medir algo, tuvo que buscar un instrumento que le aportara datos de un rango más amplio del Universo y durante más tiempo.

MAGIC, a la izquierda y HAWC, a la derecha.

Entonces volvió a México. Al Instituto de Física, específicamente, para trabajar en HAWC (siglas de High Altitude Water Cherenkov observatory), un telescopio ubicado en la Sierra Negra en el estado de Puebla, cuyo objetivo es observar el cielo en busca de rayos gamma y también cósmicos. Él había sido parte de su historia, pues construyó uno de los primeros tanques que lo conforman.

Actualmente, Adiv González Muñoz forma parte del grupo de investigación de HAWC, dirigido por el investigador del Instituto de Física Andrés Sandoval Espinosa. “Mi interés con HAWC es empezar a analizar los datos y estudiar la evolución temporal de las fuentes de rayos gamma”.

Así que, aunque otro tipo de instrumentos han estudiado los rayos gamma con anterioridad y se han encontrado picos de emisión altos en ciertos intervalos, nunca se han observado fuentes de alta energía con variabilidad periódica. Ese es el reto de González.

HAWC está viendo el cielo todo el tiempo y no presenta el problema de limitar las observaciones y eso ayuda a monitorear mejor la evolución temporal de las emisiones de rayos gamma."Monitoreamos de forma casi continua y es mucho más probable obtener así el tipo de variaciones periódicas que busco", concluye el joven.

Adiv González Muñoz.