domingo, 23 de noviembre de 2014

Observatorio Gigante Latinoamericano (LAGO por sus siglas en inglés: Latin American Giant Observatory)


El Observatorio más Grande del Mundo


 
Alexandra De Castro. RIDCC. Sobre la cima de montañas escarpadas, algunas cubiertas de nieve, con clima de páramo, pobres en Oxígeno, se asoman tímidamente unas pequeñas villas plenas de instrumentos de investigación. Son las piezas de un gran proyecto científico, que trasciende fronteras y latitudes desde México, atravesando los Andes hasta llegar a la Antártida.



El Observatorio Gigante Latinoamericano (LAGO por sus siglas en inglés: Latin American Giant Observatory), es una colaboración entre 9 países: Argentina, Bolivia, Brasil, Colombia, Ecuador, Guatemala, México, Perú y Venezuela, y 34 Instituciones académicas. Grandes objetivos reúnen a este conjunto de físicos, ingenieros y estudiantes: la observación de Estallidos de Rayos Gamma Galácticos y Extragalácticos (GRBs por sus siglas en ingles), física solar y el estudio de la relación entre los Rayos Cósmicos y el Clima. Revisemos de qué se tratan estos fenómenos físicos y su investigación.
Estallidos de Rayos Gamma 
 
Los rayos gamma son las formas más energéticas de luz que conocemos, se ubican hacia el final del espectro electromagnético, después de los rayos X. Estamos hablando de todos los fotones con energías > 0.511 Mega electrón voltios o Mega eV, es decir, 511 mil eV. Para que tengas una idea, los fotones en el rango visible tienen una energía de 1 eV a 3 eV; mientras el ultravioleta, que tanto daño hace a nuestra piel, va desde los 3 eV a los 30 eV. Probablemente has sido testigo de cómo los rayos X atraviesan nuestra piel, pero no todos nuestros tejidos, de modo tal que podemos usarlos para obtener imágenes de órganos del interior de nuestros cuerpos. Los rayos gamma son capaces de atravesar láminas de acero permitiendo a servicios de seguridad revisar contenedores de carga por dentro sin abrirlos.

Los estallidos de rayos gamma son los eventos más violentos observados en el Universo. Fueron descubiertos durante los años sesenta por el programa espacial Vela, de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear estadounidense (NNSA por sus siglas en Inglés), que consistía en poner en órbita satélites espías con instrumentos capaces de detectar destellos violentos de rayos gamma, típicos de la actividad nuclear. Si algún país (por ejemplo, de la Unión Soviética) llegaba a detonar armas nucleares en el espacio, esto resultaría en la liberación de grandes cantidades de fotones de alta energía, detectables por los instrumentos del Vela. Efectivamente destellos violentos de rayos gamma fueron observados, sin embargo, para sorpresa de la NNSA, el análisis de la data mostró que ningún país era el responsable, sino que esos destellos tenían una fuente extraterrestre.
Estas misteriosas descargas, que se observan a diario, producen un resplandor en objetos celestes vecinos, que nos permiten obtener más información de su naturaleza y origen. Aun no está muy claro cómo son producidos, lo que si sabemos es que su distribución, casi uniforme en todo el espacio, revela que en su mayoría son extra galácticos, de otro modo, se observarían todos en el plano de la Vía Láctea. Investigadores los han asociado con fusión de dos estrellas de neutrones para formar un agujero negro, de una estrella de neutrones con un agujero negro para formar un agujero negro más grande y con supernovas muy grandes llamadas "hipernovas".

Varios satélites se han destinado a capturar los destellos de rayos gamma: el “Experimento de la Fuente Explosiva y Transitoria” (BATSE por sus siglas en inglés) funcionó entre 1991 y 2000, y el Beppo-Sax entre 1996 y 2002. Actualmente están en marcha los satélites Swift y Fermi. Sin embargo, el flujo de estos rayos decrece dramáticamente a medida que aumenta la energía y la probabilidad de detección desde bases espaciales comienza a necesitar la ayuda de experimentos de gran superficie con base terrestre. Si un rayo gamma de alta energía, digamos entre los 50 Giga eV-100 Tera eV golpea la Atmósfera, literalmente, su interacción con los átomos de Nitrógeno producirá una cascada de billones de partículas subatómicas, llamadas "lluvias de partículas secundarias", que pueden ser detectados por instrumentos en la superficie terrestre.
Posados junto a los majestuosos Cóndores, cada detector de lluvias de partículas secundarias capturará varios ordenes de magnitud más partículas sobre los picos Andinos que al nivel del mar. Para la fecha, LAGO cuenta con varios sitios ya en funcionamiento: en el Monte Chacaltaya, Bolivia (5200m), en Sierra Negra, México (4600m) y los detectores de baja altura destinados a estudios de meteorología espacial en Bariloche, Argentina; Quito, Ecuador; Bucaramanga, Colombia; Lima, Cusco y Huancayo, Perú; Mérida y Caracas, Venezuela y Guatemala. 

Física solar y rayos cósmicos, o más precisamente "Meteorología espacial"
 
En general los instrumentos del proyecto LAGO son capaces de detectar lluvias de partículas secundarios producidos en la Atmósfera tanto por rayos gamma como por rayos cósmicos primarios. Los rayos cósmicos primarios son partículas provenientes del espacio exterior esencialmente conformados por núcleos de hidrógeno o protones y helio ( 99%), y núcleos atómicos más pesados ( 1%). En su camino a la Tierra, los rayos cósmicos producidos en la Vía Láctea son constantemente desviados por campos magnéticos. El mayor efecto observable desde la Tierra es producido por el Sol. Cuando el Sol está activo su campo magnético es tan intenso que el flujo de rayos cósmicos que llegan a la Tierra se percibe reducido. Cuando el Sol está en calma, los rayos cósmicos galácticos son menos afectados y viajan con más facilidad directo a la Tierra, de modo que se aprecia un aumento en su flujo. Así que midiendo el flujo de rayos cósmicos galácticos se puede estudiar la actividad solar, tanto de los ciclos de 11 años como de sus eventos violentos transitorios. Cuando se produce una eyección de masa de la corona del sol, una enorme cantidad de plasma magnetizado se envía a través del medio interplanetario que al llegar cerca de la tierra actúa como un escudo contra los rayos cósmicos, observándose una disminución repentina de su flujo. Una vez que la eyección se retira, los niveles vuelven lentamente a su valor original, en una escala de tiempo de días. Este efecto puede ser observado con facilidad por detectores de rayos cósmicos en Tierra y pueden afectar el funcionamiento de satélites y aviones. Algunas veces se producen además tormentas geomagnéticas que alteran las redes de electricidad, de comunicaciones y aumenta la corrosión en oleoductos y gasoductos.


Rayos cósmicos en la Atmósfera y clima

Con los equipos de detección en tierra se pueden estudiar directamente el origen y desarrollo de las lluvias de rayos cósmicos en la Atmósfera, e indirectamente el origen y energía de los rayos cósmicos extraterrestres. Las cascadas atmosféricas están conformadas por billones de partículas subatómicas ionizantes que viajan e interaccionan con los átomos desde la Ionósfera (alta atmósfera) hasta la Tropósfera (baja atmósfera). De modo que uno de los principales aspectos que se pueden estudiar es la influencia de estas lluvias de partículas en el clima. En este sentido, uno de los objetivos del proyecto LAGO es instalar estaciones meteorológicas en cada sitio y estudiar la relación entre las variables del clima y los desarrollos de las cascadas de rayos cómicos en la Atmósfera. Adicionalmente, un propósito de largo plazo incluirá utilizar toda esta data para estudios relacionados con el cambio climático.

Proyecto LAGO y educación

La colaboración LAGO está comprometida con la educación y divulgación científica en cada una de las regiones participantes. Entre las tareas de los miembros y sus instituciones está enseñar astrofísica, rayos cósmicos y astroclima en las escuelas usando recursos experimentales, como parte del proceso pedagógico, a fin de que los estudiantes no solo reciban charlas educativas sino que también se involucren directamente con los experimentos, entrando así en contacto directo con el proceso científico. Siendo el estudio del clima parte de los objetivos de estudio de LAGO, algunos profesores y estudiantes de la colaboración dictan seminarios públicos de concienciación sobre reciclaje, uso de energía y cambio climático en escuelas y universidades. Por otro lado, parte de la filosofía de la colaboración es mantener el acceso libre al conocimiento y a los datos de su producción científica. En consecuencia, LAGO es uno de los pocos proyectos de la región que cuenta con un repositorio abierto de datos  experimentales y de simulaciones. 

Bibliografía y enlaces

Detalles científicos de los proyectos del Observatorio Gigante Latinoamericano puede encontrarse en su página web http://lagoproject.org/

Principales artículos técnicos y de divulgación:
  1. Ivan Sidelnik, "Astroparticles in Latin América: current status and outlook", Proceedings of Science, 10th Latin American Symposium on Nuclear Physics and Aplications, Montevideo, Uruguay, 1-6 December, 2013. [En linea] http://arxiv.org/pdf/1407.8117v1.pdf 
  2. Bertou, X. for the LAGO Colaboration, "Large Aperture GRB Observatory", Proceedings of the 31th International Cosmic Rays Conference, Łódź, Poland, 2009. [En linea] http://lagoproject.org/publications/0906.0816.pdf
  3. Asorey, H. for the LAGO Collaboration, "The LAGO Space Weather program", Proc. of the 33th ICRC, Rio de Janeiro, Brasil, 2013, Vol 2, pp 789.
  4. Torres, L. A., Nuñez, L. A. Torréns, R., Barrios, E., "Implementación de un Repositorio de datos Científicos usando Dspace" Renata, Vol. 1, N. 2, pp. 101. 2011. [En linea] http://lagoproject.org/publications/e-colabora.pdf
  5. Repositorio abierto de datos http://halley.uis.edu.co/LAGOVirtual

FUENTE: oei.es/

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