Detección de Rayos Gamma

______________________________________________________________________________________________________ Se está escrutando el cielo en búsqueda de rayos gamma con el mayor telescopio de tipo Cherenkov fabricado hasta la fecha ______________________________________________________________________________________________________ Vista del conjunto de telescopios H.E.S.S. con los 4 pequeños de 12 m y el nuevo de 28 m H.E.S.S. II El potente telescopio H.E.S.S. II ha entrado en servicio. Dedicado a la observación de los fenómenos más extremos y violentos del universo en rayos gamma de muy alta energía, el H.E.S.S. II es el mayor telescópio especializado en captar la radiación Cherenkov que se haya construido. Posee un espejo de 28 metros (el área aproximada de dos canchas de tenis) y pesa casi 600 toneladas. El nuevo telescopio se une así a los otros 4 más pequeños (de 12 metros) que ya están en funcionamiento desde el año 2004, y que conforman el equipamiento inicial del observatorio H.E.S.S. Las siglas H.E.S.S. corresponden a "High Energy Stereoscopic System", pero también se usan como un homenaje a Víctor Hess, quien recibió el Premio Nobel de Física en 1936 por su descubrimiento de la radiación cósmica. El observatorio H.E.S.S. se encuentra en Namibia, África, cerca del Monte Gamsberg, una zona bien conocida por su excelente calidad óptica. Película mostrando las imágenes Cherenkov. Se aprecian las imágenes de la lluvia alargada además de anillos muon generados cuando las partículas de la lluvia de aire alcanzan tierra y el telescópio. El H.E.S.S. está especializado en astronomía de rayos gamma. Los rayos gamma constituyen la forma más penetrante de radiación que conocemos. Son alrededor de mil millones de veces más energéticos que los rayos producidos por una máquina de rayos X para diagnóstico médico. Esto dificulta el usarlos para crear una imagen, ya que pasan directamente a través de cualquier superficie que se podría usar para reflejarlos. Por fortuna para la vida en la Tierra, y por desgracia para la astronomía, los rayos gamma procedentes de objetos del espacio exterior son detenidos por la atmósfera. Sin embargo, cuando se produce esta intercepción, se genera un débil destello de luz azul, que dura algunas fracciones de segundo. Los astrónomos pueden valerse de las imágenes de estos destellos de luz, que se denominan Radiación Cherenkov, para obtener fotos en rayos gamma. La labor que viene realizándose en el H.E.S.S. es de utilidad para áreas de la astronomía como por ejemplo las relacionadas con agujeros negros supermasivos, púlsares y supernovas. El nuevo telescópio de 28m El nuevo telescópio del observatorio H.E.S.S. no sólo proporciona la mayor área de espejo entre los instrumentos de este tipo en todo el mundo, sino que también ofrece una altísima resolución de imagen, con 4 veces más píxeles por área del cielo en comparación con lo obtensible mediante los telescópios pequeños, tal como destaca Pascal Vincent del equipo francés responsable del módulo del fotosensor en el foco del espejo. Espejos antes de la alineacion de los hexágonos Cámara con los fotosensores Cámara Detalle del Sensor de la cámara El observatorio H.E.S.S. está gestionado por un grupo de colaboración integrado por más de 170 científicos, procedentes de 32 instituciones científicas y 12 países diferentes: Namibia, Sudáfrica, Alemania, Francia, Reino Unido, Irlanda, Austria, Polonia, la República Checa, Suecia, Armenia y Australia. La técnica Cherenkov La detección de los rayos gamma de alta energía con los telescópios H.E.S.S. está basada en el uso de imágenes del aire Cherenkov. · Un incidente de rayos gamma de alta energía interactúa en las capas altas de la atmósfera y genera una lluvia en el aire, de partículas secundarias. El número de partículas de lluvia alcanza su máximo a 10 km de altura, y muere en lo profundo de la atmósfera. Como la lluvia de partículas se mueve esencialmente a la velocidad de la luz, ellas emiten luz Cherenkov, una fina luz azul. · La luz Cherenkov se concentra en un haz en la dirección del incidente primario de partículas e ilumina sobre el terreno en un área de alrededor de 250m de diámetro, a menudo referido como pozo de luz Cherenkov. Para un fotón primario a 1 TeV de energía (10^12 eV), solo alrededor de 100 fotones por m2 se ven sobre el terreno. Ellos llegan con un intervalo de tiempo muy corto, unos pocos nanosegundos. · Un telescópio localizado en algún sitio dentro del pozo de luz verá la lluvia, suponiendo que su área de espejo es lo suficientemente grande para recojer suficientes fotones. El área de detección efectiva de un telescópio Cherenkov es de unos 50000 m2, comparada con el área de detección sub-m2 de los instrumentos de satélite apuntando al espacio para detectar rayos gamma antes de que interactúen con la atmósfera. · La imagen obtenida con el telescópio muestra el camino de la lluvia en el aire, la cual apunta atrás al objeto celestial donde el incidente de rayo gamma se originó. La intensidad de la imagen está en relación a la energía de los rayos gamma. La forma de la imagen se puede usar para rechazar fondos indeseados tales como lluvias inducidas por partículas de rayos cósmicos. · Con un solo telescópio que proporcione una sola vista de esa lluvia, es difícil reconstruir la geometría exacta de la lluvia en el espacio. Para resolver esto, se usan múltiples telescópios con vista de la lluvia desde diferentes puntos y así permitir una reconstrucción estereoscópica de la geometría de la lluvia. Colocación de los telescópios H.E.S.S. es un sistema de telescópios estereoscópico, donde múltiples telescópios ven la misma lluvia del aire. · Los 4 telescópios H.E.S.S. iniciales (fase I) están colocados en forma de cuadrado con 120m de lado, para proporcionar múltiples vistas estereoscópicas de la lluvia. El espacio entre telescópios representa un compromiso entre la gran longitud de base requerida para una buena vista estereoscópica de la lluvia, y el requerimiento de que 2 o más telescópios tienen que recibir luz generada por la lluvia. · La lluvia emite su luz Cherenkov a una altura de alrededor de 10 km, y a la distancia correspondiente desde los telescópios; por lo tanto, incluso los 120 m resultan en ángulos más bien pequeños entre diferentes vistas. Por otro lado, dado el diámetro de 250 m del pozo de luz Cherenkov, un mayor espaciado mejorará a no ser que múltiples telescópios sean iluminados simultaneamente. · La diagonal del cuadrado tiene orientación norte sur. · En la fase II del proyecto, un solo pero inmenso disco con alrededor de 600 m2 de área de espejo, se ha añadido al centro del conjunto, incrementando la covertura de energía, sensibilidad y resolución angular del instrumento. Imágenes captadas Aquí se muestran unas imágenes de cascadas de partículas vistas simultáneamente por el H.E.S.S. II (centro) y por los H.E.S.S. I (lados). El color codifica la intensidad de luz. Las imágenes ilustran la intensidad dramáticamente mejorada y la resolución en el H.E.S.S. II. Las cámaras H.E.S.S. I se muestran en tamaño reducido. Animación de imágenes captadas por el H.E.S.S. II Saludos. Espero les haya gustado.