Un vigilante de estallidos cósmicos en la ladera de un volcán mexicano

Un vigilante de estallidos cósmicos en la ladera de un volcán mexicano

El observatorio Hawc, construído por EE UU y México, sigue el cielo en busca de fuentes de rayos superenergéticos, como los que producen las estrellas de neutrones

Vista del observatorio HAWC con el volcán Sierra Negra al fondo.

En julio de 1054, en medio mundo se observó una estrella nueva en el cielo con un brillo tan intenso que solo superaba la Luna. Más de nueve siglos después se identificó qué había dado origen a aquel espectáculo y las imágenes del telescopio espacial Hubble nos regalaron la visión de la Nebulosa del Cangrejo. Aquella estructura filamentosa eran los restos del estallido de una estrella a 6.500 años luz de distancia de la Tierra, una cantidad ingente de materia que se expande por el universo a 1.500 kilómetros por segundo. En su interior quedó una estrella de neutrones, un objeto superdenso formado cuando la estrella agotó su combustible nuclear y se colapsó bajo su propio tirón gravitatorio.

Los astrónomos árabes o chinos que registraron la observación de aquel fenómeno extraño tenían un gran conocimiento de astronomía, pese a que para estudiar el cosmos solo contaban con sus ojos y algunos instrumentos que hoy pueden parecer rudimentarios. En las últimas décadas, los científicos han multiplicado su capacidad para mirar al cielo y han descubierto infinidad de señales que se escapan a la vista, como las ondas de radio que emiten las estrellas de neutrones o las ondas gravitacionales que genera el choque de dos agujeros negros. Las luces nocturnas que fascinaron a la humanidad desde su origen contaban solo una pequeña parte de la historia del universo.

En México, al sureste de la capital del país, se encuentra una de las instalaciones que sirven a los científicos como nuevos sentidos. En una de las laderas del volcán Sierra Negra, cerca de Puebla, a más de 4.000 metros de altura, se han instalado 300 tanques de acero llenos agua purificada. El observatorio de rayos gamma HAWC es una especie de red en la que capturar partículas procedentes de fenómenos extremos, como la Nebulosa del Cangrejo o los descomunales agujeros negros que habitan el centro de las galaxias. Los rayos gamma son fotones, como los que detectan nuestros ojos cuando miramos al firmamento o recibe el telescopio Hubble, pero mucho más energéticos. Cuando chocan contra la atmósfera terrestre producen una cascada de partículas que acaban atravesando el agua de los tanques. En el fondo de estos recipientes, unos detectores de luz perciben el destello y reconstruyen su origen.

“Con HAWC vemos menos objetos de los que se ven en una noche estrellada, pero esos objetos son muy particulares, como los púlsares o los agujeros negros”, señala Alberto Carramiñana, coordinador científico del proyecto. A diferencia de otros telescopios que buscan estas señales de rayos gamma, como el MAGIC, en la isla de La Palma (España), el observatorio mexicano no se centra en una fuente concreta para estudiarla con precisión. “La ventaja de HAWC es que tiene una visión panorámica, se ven 45 grados alrededor del cenit durante las 24 horas del día”, añade Carramiñana. Otros no pueden trabajar de noche y ven una parte del cielo más reducida, así que HAWC hace la labor de un primer vigilante. “Cuando se ve algo, como una galaxia activa que transite por encima del observatorio, tenemos un protocolo de colaboración por el que alertamos a colaboradores como los telescopios de rayos gamma MAGIC o HESS [un sistema de telescopios situado en Namibia] en tierra, telescopios de rayos X como Swift en el espacio, o Ice Cube, [un detector de neutrinos enterrado bajo el hielo de la Antártida]”, explica. De esta forma, es posible reconstruir la naturaleza del objeto observado a través de distintos “sentidos”.

En la llegada de HAWC a México tiene buena parte de mérito la investigadora Magdalena González. En el año 2000, cuando trabajaba en su doctorado, conoció a Brenda Dingus, una especialista en física de rayos gamma del Laboratorio Nacional de Los Álamos, en EE UU. Fue ella quien le transmitió la pasión por esta disciplina y con ella realizó su posgrado. En 2004, González regresó a México y se puso a trabajar para llevar a su país el nuevo telescopio que estaban proyectando Dingus y sus colegas para sustituir a MILAGRO, un observatorio de rayos gamma ubicado en Nuevo México.

“Necesitaban un espacio más grande y un lugar que estuviese por encima de los 4.000 metros. La colaboración también buscó sitios en Bolivia y en el Tíbet, pero buscamos gente con experiencia en física de partículas y altas energías y finalmente, en 2007, se decidió que el lugar de construcción fuese México”, explica González. Los años de la crisis retrasaron la construcción, que comenzó en 2011 y duró cuatro años, necesitando una financiación, aportada por México y EE UU, de unos 12 millones de dólares, relativamente pequeña para una gran infraestructura científica.

En los cinco años que lleva funcionando, entre otros resultados, HAWC ha aprovechado su mirada amplia para elaborar un mapa de esta parte del cielo invisible a nuestros ojos y ha localizado cuarenta fuentes de rayos gamma, de las que un cuarto nunca se habían detectado en este rango energético.

Carlos Delgado, un investigador del CIEMAT que está participando en el desarrollo del CTA, una red de telescopios que observará fuentes extragalácticas de rayos gamma, destaca la importancia de la complementariedad de este proyecto con otros como HAWC. “Los físicos, en la observación del universo hablamos de distintos mensajeros”, señala. “Ahora [gracias a proyectos como LIGO o en el futuro el telescopio espacial LISA] podemos observar un mensajero como es la gravedad, que antes no podíamos detectar”, añade. “El universo es muy grande y a veces es necesario saber dónde mirar y las ondas gravitacionales te dicen dónde mirar”, continúa. Algunos observatorios señalan dónde mirar para que después otros puedan saber dónde hacerlo y aportar una mayor precisión o un tipo diferente de señales. “HAWC nos da una visión amplia del cielo de día y de noche y CTA solo podrá trabajar durante la noche y mirando una porción del cielo más pequeña, son complementarios”, concluye Delgado.

La instalación y operación de este tipo de instrumentos es siempre una oportunidad para formar a nuevos científicos y HAWC también ha cumplido esta función. Los responsables del proyecto se plantean ahora el futuro, para cuando dentro de cinco años este observatorio haya cumplido su tiempo previsto de funcionamiento. González comenta que se intenta impulsar una nueva versión en el hemisferio sur, pero la situación política en Chile, uno de los países candidatos, es complicada, y en otro, Argentina, la economía es un escollo. Además, “la inversión de EE UU para estos instrumentos ha bajado”, añade la investigadora. El futuro es incierto, reconoce González, pero también lo era cuando hace 15 años se empezó a gestar una infraestructura que se consiguió hacer realidad.