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Vital aporte del Centro Atómico en un descubrimiento sobre rayos cósmicos

Viernes, 22 Septiembre 2017 09:54 Written by

Un grupo de investigadores de Bariloche fue decisivo en este hallazgo realizado en el marco del proyecto Auger que abre las puertas a nuevas formas de hacer astronomía.
Hoy, la prestigiosa revista Science está dando a conocer los resultados de una investigación sobre rayos cósmicos que responde una de las preguntas que se hacen los científicos desde su descubrimiento en 1912.

Sucede que los rayos cósmicos no son en realidad rayos, sino que son partículas extremadamente pequeñas (en su mayoría son núcleos de átomos) que viajan por el Universo a velocidades fantásticas, casi tan rápido como la luz, es decir ¡casi a 300.000 km por segundo! Y para que partículas tan pequeñas logren esas velocidades, requieren de cantidades de energía inimaginables en la vida cotidiana. Así, la pregunta desde hace 105 años fue de dónde vienen. Algunas, se sabe, provienen del Sol, pero las más “energéticas” no. Un equipo internacional de investigadores descubrió que no se generan en la Vía Láctea, sino en algún otro lugar en el espacio. Estas investigaciones se realizaron en el Observatorio Pierre Auger, ubicado en Mendoza. Sus instalaciones disponen de 1.600 detectores en una superficie de 3.000 km², más 24 telescopios de fluorescencia.

Del equipo participaron unos 30 investigadores de diversas instituciones argentinas y diez de ellos trabajan en el Centro Atómico Bariloche (CAB). Su aporte fue clave para este descubrimiento.

“Río Negro” conversó con un miembro del grupo, el doctor Esteban Roulet, quien es físico de partículas, investigador principal del Conicet en el CAB.

P. ¿Qué relevancia tiene este descubrimiento en la astrofísica de partículas y en especial en todo el ámbito de la astronomía?

R. Los rayos cósmicos son núcleos atómicos que llegan constantemente a la Tierra del espacio exterior. Al tener carga eléctrica son desviados por los campos magnéticos presentes en nuestra galaxia, de modo que no apuntan en la dirección de las fuentes donde se originaron y por lo tanto su lugar de producción es un misterio. Solo los más energéticos podrían sufrir desviaciones pequeñas que permitirían identificar sus lugares de origen. Pero el problema es que cuanto mayor es la energía menos nos llegan y por esto hace falta un observatorio enorme, como el Auger.

En este descubrimiento pudimos ver que considerando los 30.000 rayos cósmicos más energéticos se observa que su flujo es un 6% mayor de un lado del cielo respecto al opuesto, y que esa dirección apunta lejos del centro de nuestra galaxia y coincide aproximadamente con una zona donde la densidad de galaxias es grande, indicando entonces que su origen es extragaláctico.

Es de esperar que a las máximas energías se comiencen a identificar fuentes individuales, lo que haría factible la astronomía usando como mensajeros a los rayos cósmicos, en vez de lo más usual que es observar ondas electromagnéticas (desde las de radio, pasando por la luz visible hasta los rayos gamma).

P. ¿Qué hipótesis hay sobre el origen de partículas tan energéticas?

R. Sin duda se originan en sitios donde suceden procesos muy violentos, como la explosión de estrellas muy masivas al final de su vida –cuando terminan de consumir su combustible– o en los enormes agujeros negros que existen en el centro de algunas galaxias y que constantemente devoran las estrellas y el gas de su entorno, dando lugar a la emisión de partículas muy energéticas.

P. A partir de este descubrimiento, ¿cuáles son los pasos a seguir?

R. Una prioridad es seguir juntando eventos de altísima energía para poder iniciar efectivamente la astronomía con partículas cargadas y entender cuáles son las fuentes. Otra línea de trabajo es estudiar energías menores para ver exactamente cuándo comienzan a dominar los de origen galáctico y cómo es la transición entre estos y los extragalácticos. Una vez identificadas las fuentes, será más fácil entender el mecanismo que los acelera y qué tipo de núcleos dominan a cada energía.

El espacio que rodea a nuestra galaxia
La imagen superior representa las distintas direcciones del cielo alrededor de nuestra galaxia, la Vía Láctea, cuyo centro seria el punto medio del mapa. Éste muestra el flujo de rayos cósmicos detectado con energías mayores que 81018 eV. Con eV (electrón volts) se representa una medida de energía que, en este caso es 1.000.000.000.000.000.000 (un trillón) de veces más de la que necesita un electrón para mantenerse ligado al núcleo de un átomo. Se observa –en rojo– la mayor densidad de partículas, alejadas del centro galáctico, lo que indica que su origen es extragaláctico. La zona blanca corresponde a la región cercana al polo norte, que no es visible desde el Observatorio Auger.
El proyecto del Observatorio Pierre Auger cuenta con la participación de 18 países (Alemania, Argentina, Australia, Brasil, Croacia, Eslovenia, España, Estados Unidos, Francia, Italia, México, Países Bajos, Polonia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Rumania y Vietnam) y más de 400 investigadores.

El doctor Ingomar Allekotte (Comisión Nacional de Energía Atómica y docente del Instituto Balseiro, Bariloche) es el Gerente de Proyecto de este observatorio.

P. ¿Qué peso tuvo la ciencia y la tecnología argentina en este proyecto?

R. Fue muy importante en todas las etapas, desde el diseño, la construcción, la adquisición y el análisis de datos. Actualmente estamos haciendo mejoras en los sistemas de detección del Observatorio. Y los dos sistemas que la colaboración internacional escogió fueron ideados y desarrollados en Argentina, en el Centro Atómico Bariloche y en el Centro Atómico Constituyentes

P. ¿Qué impacto tiene para el país, en términos de ciencia y tecnología, el ser parte de este proyecto?

R. Esto implica la participación en un proyecto de vanguardia científica y tecnológica y en el desarrollo de nuevas tecnologías. Visibilidad internacional de la Argentina como un país que participa de megaproyectos científicos. Además de la formación de estudiantes (doctorados, maestrías y técnicos y profesionales). Así como un importante impacto en difusión (más de 100.000 visitantes en el Centro de Visitas del Observatorio) y la percepción pública de C y T.

P. ¿En un mundo con tantos conflictos sociales y políticos, cómo es trabajar en colaboración entre tantos países? ¿Es un mundo “aparte”?

R. Es una experiencia muy enriquecedora. Trabajamos con más de 400 colegas de 18 países, con muchos de ellos desde hace casi 20 años, es un ambiente muy sano de cooperación y trabajo en conjunto.

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