Observatorio Pierre Auger, un proyecto astronómico internacional

Dos ventanas al universo, una situada a los pies de los Andes en Malargüe, al sur de la provincia de Mendoza, en suelo argentino, y otra que será instalada en Lamar, Colorado, en los Estados Unidos, reúnen a cerca de 500 científicos y técnicos, de 65 instituciones de 14 países, entre los que figuran Alemania, Argentina, Brasil, España, Estados Unidos de América, Francia  México, y el Reino Unido. El objetivo de esta amplia colaboración internacional apunta a descifrar el origen y la existencia de los rayos cósmicos –que entrañan información sobre el Universo- mediante el empleo del imponente Observatorio Pierre Auger cuyos detectores y telescopios ocupan una superficie de tres mil kilómetros cuadrados en Malargüe. Ambos sitios fueron escogidos por tener una altitud adecuada y un cielo claro para detectar los rayos cósmicos. Además, con ambos observatorios, es posible cubrir toda la bóveda celeste.

El Observatorio del hemisferio Sur está constituido por 1680 tanques detectores de superficie y 27 telescopios de fluorescencia, entre otros equipos. Los tanques contienen agua purificada cuyas moléculas descargan señales de luz que son detectadas cuando entran en contacto con los rayos cósmicos. Por otra parte, los telescopios captan la luz ultravioleta que producen las cascadas de rayos cósmicos al atravesar el aire de la atmósfera.

“Debido al muy bajo flujo de los rayos cósmicos de energías extremas, uno por año por kilómetro cuadrado y por centuria, el Observatorio se extiende a lo largo de tres mil kilómetros cuadrados”, señaló a la Agencia CyTA el doctor Alberto Etchegoyen, representante argentino del Proyecto Auger y director del Instituto de Tecnologías en Detección y Astropartículas de la Argentina.

El Nobel de física 1980, James Watson Cronin, de la Universidad de Chicago, es el padre y mentor del Proyecto Auger, junto a Alan Watson, del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Leeds en el Reino Unido. Cronin vino a la Argentina por primera vez en 1995 cuando se puso en contacto con científicos y técnicos de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA) de la Argentina con quienes construyó el Observatorio Auger. Si bien el Observatorio se inauguró en noviembre de 2008, desde 2004 se vienen realizando estudios con los equipos de detección y de observación de las instalaciones. 

De acuerdo con el portal oficial del Observatorio Pierre Auger, los 14 países participantes aportaron un total de 50 millones de dólares para la construcción del observatorio Sur.  La contribución argentina se canaliza a través de la CNEA –que lidera el Proyecto en Argentina–, y del gobierno de la provincia de Mendoza.

¿Qué son los rayos cósmicos?

“El objetivo del Proyecto Auger es estudiar las energías más altas conocidas en la naturaleza que son los rayos cósmicos provenientes del espacio exterior que llegan a la superficie de la tierra con un flujo muy reducido.  Los rayos cósmicos de mayor energía son mayoritariamente protones o núcleos atómicos, que al entrar en la atmósfera terrestre generan una lluvia o chubasco de partículas secundarias”, destacó Etchegoyen.

Por su parte Enrique Zas, representante español de la colaboración Auger y catedrático de física de la Universidad de Santiago de Compostela, en España, en el Instituto Gallego de Física de Altas Energías, señaló a la Agencia CyTA que “la radiación cósmica se ha estudiado desde los comienzos del siglo XX, contribuyendo a los grandes progresos de la física moderna”. Y continuó: “Los rayos cósmicos son partículas elementales, principalmente protones o núcleos de hidrógeno, que llegan a la Tierra con energías que abarcan un espectro muy amplio. Las menos energéticas se han observado directamente con detectores de partículas en satélites, mientras que las más energéticas (que son las estudiadas con el Observatorio Pierre Auger), son interesantes por varias razones. Una de ellas es que la propia energía que tienen es francamente descomunal. Si comparásemos la energía de un electrón de un tubo de televisión antiguo con la de estas partículas, sería como comparar la energía de un fósforo con la de una bomba termonuclear de hidrógeno.”

Según explicó Zas, las partículas de los rayos cósmicos son tan energéticas que terminan interaccionando con la radiación de fondo de microondas que esta omnipresente en el Universo. “De hecho fue una de las claves que sirvió para confirmar la teoría del Big-Bang”, destacó el investigador español. Y agregó: “Su alta energía combinada con un origen no muy distante impide que se desvíen en los campos magnéticos galácticos y extragalácticos de forma que mantienen en cierto grado la dirección con la que fueron emitidas, lo que podría permitir una nueva forma de observar los lugares de producción. Esto podría abrir una nueva forma de observar el Universo. Además si se consiguieran establecer las fuentes de estas partículas, midiendo las pequeñas desviaciones producidas por los campos magnéticos galácticos y extragalácticos se obtendría una información muy valiosa sobre dichos campos, sobre los que hoy tenemos muy poca información.”

Por otra parte el investigador español indicó que aún no se entiende cómo ni dónde pueden originarse estas partículas en el Cosmos. “Los rayos cósmicos más energéticos son muy poco frecuentes y se detectan en zonas muy amplias por los efectos que producen en la atmósfera, los llamados chubascos atmosféricos. Estos chubascos se forman cuando una de estas partículas colisionan con un núcleo de nitrógeno o de oxígeno  produciendo múltiples partículas secundarias que vuelven a colisionar con otros núcleos y así sucesivamente se va formando un frente en forma de ‘pancake’ de varios kilómetros de radio y que viaja prácticamente a la velocidad de la luz y que puede llegar a contener cerca de un billón de partículas, en especial electrones y positrones. Es posible detectar el frente con una red de detectores de partículas, o la luz de fluorescencia que emite el nitrógeno del aire ionizado a medida que el chubasco atraviesa la atmósfera con los llamados telescopios de fluorescencia.”

De acuerdo con Etchegoyen, se estima que los primeros datos científicos ya analizados darán origen a una nueva rama de la ciencia, la astronomía de partículas cargadas. “Luego de decenas de años en que otros experimentos no han podido extraer conclusiones firmes, el Observatorio Auger ha demostrado tener la capacidad para detectar la dirección de arribo de los rayos cósmicos ultra energéticos la que está correlacionada con la posición de las galaxias del universo cercano. Se podrá así individualizar las fuentes para su posterior estudio siendo el mensajero no ya la radiación electromagnética (luz de distintas energías) sino partículas cargadas.”

Si bien se ha avanzado en las investigaciones acerca del origen y de la naturaleza y de los rayos cósmicos, los científicos del proyecto sostienen que por ahora hay más preguntas que respuestas.

Impacto global y local

El doctor Zas destacó el carácter internacional del proyecto Auger que “se debe a sus grandes impulsores, los profesores James Watson Cronin y Alan Watson, que siempre han tenido claro y han transmitido la importancia del esfuerzo colectivo y transfronterizo en todas sus fases. En este momento, por ejemplo, en mi grupo de Santiago hay dos investigadores mexicanos y uno brasileño, y esto es la norma de los grupos participantes. Desde el comienzo en que la UNESCO prestó su apoyo a la idea, el intercambio de científicos entre países y grupos ha permitido extender y compartir el conocimiento de forma generosa.” Y agregó que este proceso de cooperación ha sido facilitado por los distintos países y también por ayudas específicas, como la de la Unión Europea que fomenta el intercambio con América Latina. “En este aspecto creo que el proyecto Auger es un ejemplo a seguir”, resaltó el representante español de la colaboración Auger.

El doctor en física Adrián Rovero, del Instituto argentino de Astronomía y Física del Espacio, que participa de las actividades de Auger en estudios de la composición de los rayos cósmicos y, de modo principal, en la calibración de los telescopios de fluorescencia del observatorio Auger, estimó que “más allá de las bondades científico tecnológicas de un emprendimiento como el Observatorio Auger, cabe destacar la importancia económico social que representa para el país anfitrión. Todo el movimiento comunitario, la formación de recursos humanos, la especialización de mano de obra y todos los emprendimientos que surgen a partir de un polo científico, son algunos de los beneficios a destacar”.

Asimismo Rovero, que también se desempeña como investigador independiente del Consejo Nacional de Investigaciones Científico-tecnológicas de la Argentina (CONICET), subrayó que “además de los resultados científicos, que benefician a toda la humanidad, un proyecto en el país genera un polo alrededor del cual se centran muchas actividades”.

Cualquier proyecto millonario en el que trabajen cientos de personas, en el que se desarrolle infraestructura y se organicen actividades internacionales, necesariamente tendrá un impacto en la sociedad local, aparte del esperado para el cual el proyecto es llevado adelante, indicó Rovero. Y continuó: “La sociedad de Malargüe, con una población menor a 20 mil habitantes, sin duda ha sentido este impacto en el ámbito económico, educativo y social.”

El Proyecto Auger permitió la creación y crecimiento de la colaboración argentina Auger que condujo en conjunto y dentro de la colaboración internacional la construcción y operación del Observatorio Auger. “Se trabajó a lo largo de los altibajos por los que atravesó el país, llegándose a la finalización de la construcción en tiempo y forma, y comenzando la etapa de mejoras”, afirmó el doctor Etchegoyen. Y agregó: “En esta colaboración ha quedado demostrada la capacidad de llevar adelante proyectos internacionales de envergadura y esperamos ser tenidos en cuenta en proyectos internacionales futuros de astrofísica. De hecho se ha empezado a construir en Malargüe la antena de espacio profundo DS3 (Deep Space antena) de la Agencia Espacial Europea (ESA) a través de un convenio firmado con Comisión Nacional de Actividades Espaciales (Argentina), entre otros proyectos internacionales.”

Esa antena servirá para mantener una comunicación continua con los satélites durante las fases críticas de sus misiones y para mejorar el retorno de los datos científicos.

Agencia CyTA-Instituto Leloir. OEI-AECID