Instalan en Chile el observatorio de rayos gamma a mayor altitud del mundo

Investigadores de la USM son parte del equipo que instalaron CONDOR, el primer dispositivo del observatorio de rayos gamma a una altitud cercana a los 5.300 metros sobre el nivel del mar.

CONDOR es la sigla de la Red Compacta de Detectores de Alcance Orbital (Compact Network of Detectors with Orbital Range), un conjunto de detectores que proyecta su instalación en el Parque Astronómico de Atacama, a 33 kilómetros de la localidad de San Pedro de Atacama y a una altitud cercana a los 5.300 metros sobre el nivel del mar, algo que ningún otro telescopio de este tipo ha logrado antes en el mundo.

Con el objetivo de medir partículas producidas por la interacción de rayos cósmicos y gamma con la atmósfera terrestre, se trata de un nuevo instrumento que proporcionará una visión completa y continua del cielo austral, ofreciendo un campo de observación continuo 24 horas al día, los siete días de la semana. Para ello, su mayor ventaja será la gran altura a la que se ubica, pues permitirá medir rayos gamma de muy baja energía que, debido a la atenuación de las señales, resultan indetectables a una altitud menor.

De este modo, las instalaciones, cuyo nombre también rinde un homenaje al cóndor andino, tendrán la capacidad de desencadenar observaciones más sensibles que las de otros complejos actualmente en funcionamiento, superando estrechos campos de visión y su tiempo de operación.

Sobre el proyecto

El Dr. Miguel Arratia, que obtuvo los grados de licenciatura y magister en física en la Universidad Técnica Federico Santa María, para luego doctorarse en Cambridge, es el principal impulsor y quien tuvo la idea original de CONDOR. El actual profesor de la Universidad de California Riverside describe el proyecto como “una red de muchos elementos idénticos que deben ser sincronizados y combinados”, algo que comenzaron a hacer en una visita reciente a Atacama junto a miembros del Centro Científico Tecnológico de Valparaíso (CCTVal), institución que también participa de la iniciativa.

“La visita fue una oportunidad invaluable para establecer las unidades básicas que se utilizarán en el experimento CONDOR. Además de familiarizarnos con el lugar, pudimos demostrar la operación remota de elementos tecnológicos clave, como los fotosensores y la electrónica necesaria para adquirir datos y mantener la sincronización”, comenta el Dr. Arratia.

Concretamente, los investigadores e ingenieros instalaron un fotomultiplicador de silicio, tecnología clave para el observatorio, pues se trata de sensores altamente precisos para dispositivos de detección en experimentos localizados en lugares remotos. Gracias a su sensibilidad, permiten detectar incluso señales débiles, lo que es útil para captar la mayor cantidad de partículas generadas por rayos gamma provenientes del universo, que en su trayecto pierden energía y no logran ser captadas por la mayoría de los observatorios actualmente en funcionamiento. 

Para René Ríos, miembro de CCTVal y quien también fue parte de la visita, este momento “fue la primera piedra de algo mayor. Es el primer hito para conocer el lugar donde instalaremos detectores, lo que es necesario porque las condiciones atmosféricas, la temperatura y otras variables son muy diferentes a otros lugares”. El ingeniero destaca que la proyección es tener una gran red de sensores que se diferenciará de otras precisamente porque “captará eventos que por su energía actualmente no son detectados”. Esto, añade, “abre la posibilidad de encontrar y descubrir cosas nuevas, ampliando las posibilidades de crear conocimiento de frontera porque, además, estará a una altura a la que nadie ha puesto observatorios de este tipo antes”.

Aplicaciones tecnológicas desde Chile

Para potenciar su desempeño, CONDOR utilizará en sus operaciones la tecnología White Rabbit, desarrollada por la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) en 2012 para aumentar la precisión del Gran Colisionador de Hadrones, proporcionando una medición de tiempo con sincronización a nivel de subnanosegundos.

Por hoy, White Rabbit es un conjunto de software, hardware y firmware de código abierto u open source, que ofrece soluciones para sistemas de control y adquisición de datos aplicables en diferentes campos, como en telecomunicaciones, mercados financieros, industria espacial o computación, siendo también implementada en diversas infraestructuras científicas en el mundo. Y ahora, como una propuesta del grupo de investigación nacional ligado a CONDOR, será incorporada en la red de detectores y sensores del nuevo observatorio. 

El Dr. Will Brooks, investigador CCTVal y académico USM, quien también fue guía de la investigación de magíster del Dr. Arratia, es quien encabeza el proyecto de incorporación de esta tecnología en las instalaciones de Atacama. 

“En determinadas industrias o campos de investigación, el tiempo que tomamos para recoger datos y sincronizar el proceso es muy importante. Por lo mismo, estamos estudiando el universo, y en particular el origen de determinados rayos gamma exóticos, usando una precisión a nivel de subnanosegundos con esta tecnología. Medir así estas lluvias de partículas nos permite obtener características como ángulos y direcciones que nos llevan a nuevo conocimiento sobre lugares y fenómenos distantes”, comenta. 

El equipo que lleva a cabo el proyecto está compuesto, además de los doctores Brooks, Arratia y el ingeniero René Ríos, por un grupo interdisciplinario integrado por Loreto Romero, Sebastián Tapia, Nicolás Pradenas, Jairo González, Eduardo Valdivia, Ignacio Peña, Edson Carquín, Yerko Muñoz y César Guzmán. En conjunto, serán las personas responsables de monitorear las primeras pruebas y etapas de este observatorio que, con su funcionamiento, complementará otras instalaciones optimizadas para energías más altas, como el Observatorio Austral de Campo Amplio de Rayos Gamma – en planificación – y el Observatorio ALPACA, actualmente en construcción en Bolivia.