Un vigilante de estallidos c¨®smicos en la ladera de un volc¨¢n mexicano

En julio de 1054, en medio mundo se observ¨® una estrella nueva en el cielo con un brillo tan intenso que solo superaba la Luna. M¨¢s de nueve siglos despu¨¦s se identific¨® qu¨¦ hab¨ªa dado origen a aquel espect¨¢culo y las im¨¢genes del telescopio espacial Hubble nos regalaron la visi¨®n de la Nebulosa del Cangrejo. Aquella estructura filamentosa eran los restos del estallido de una estrella a 6.500 a?os luz de distancia de la Tierra, una cantidad ingente de materia que se expande por el universo a 1.500 kil¨®metros por segundo. En su interior qued¨® una estrella de neutrones, un objeto superdenso formado cuando la estrella agot¨® su combustible nuclear y se colaps¨® bajo su propio tir¨®n gravitatorio.

Los astr¨®nomos ¨¢rabes o chinos que registraron la observaci¨®n de aquel fen¨®meno extra?o ten¨ªan un gran conocimiento de astronom¨ªa, pese a que para estudiar el cosmos solo contaban con sus ojos y algunos instrumentos que hoy pueden parecer rudimentarios. En las ¨²ltimas d¨¦cadas, los cient¨ªficos han multiplicado su capacidad para mirar al cielo y han descubierto infinidad de se?ales 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 peque?a parte de la historia del universo.

En M¨¦xico, al sureste de la capital del pa¨ªs, se encuentra una de las instalaciones que sirven a los cient¨ªficos como nuevos sentidos. En una de las laderas del volc¨¢n Sierra Negra, cerca de Puebla, a m¨¢s 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 part¨ªculas procedentes de fen¨®menos 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 m¨¢s energ¨¦ticos. Cuando chocan contra la atm¨®sfera terrestre producen una cascada de part¨ªculas 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 p¨²lsares o los agujeros negros¡±, se?ala Alberto Carrami?ana, coordinador cient¨ªfico del proyecto. A diferencia de otros telescopios que buscan estas se?ales de rayos gamma, como el MAGIC, en la isla de La Palma (Espa?a), el observatorio mexicano no se centra en una fuente concreta para estudiarla con precisi¨®n. ¡°La ventaja de HAWC es que tiene una visi¨®n panor¨¢mica, se ven 45 grados alrededor del cenit durante las 24 horas del d¨ªa¡±, a?ade Carrami?ana. Otros no pueden trabajar de noche y ven una parte del cielo m¨¢s reducida, as¨ª 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 colaboraci¨®n 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 Ant¨¢rtida]¡±, explica. De esta forma, es posible reconstruir la naturaleza del objeto observado a trav¨¦s de distintos ¡°sentidos¡±.

En la llegada de HAWC a M¨¦xico tiene buena parte de m¨¦rito la investigadora Magdalena Gonz¨¢lez. En el a?o 2000, cuando trabajaba en su doctorado, conoci¨® a Brenda Dingus, una especialista en f¨ªsica de rayos gamma del Laboratorio Nacional de Los ?lamos, en EE UU. Fue ella quien le transmiti¨® la pasi¨®n por esta disciplina y con ella realiz¨® su posgrado. En 2004, Gonz¨¢lez regres¨® a M¨¦xico y se puso a trabajar para llevar a su pa¨ªs el nuevo telescopio que estaban proyectando Dingus y sus colegas para sustituir a MILAGRO, un observatorio de rayos gamma ubicado en Nuevo M¨¦xico.

¡°Necesitaban un espacio m¨¢s grande y un lugar que estuviese por encima de los 4.000 metros. La colaboraci¨®n tambi¨¦n busc¨® sitios en Bolivia y en el T¨ªbet, pero buscamos gente con experiencia en f¨ªsica de part¨ªculas y altas energ¨ªas y finalmente, en 2007, se decidi¨® que el lugar de construcci¨®n fuese M¨¦xico¡±, explica Gonz¨¢lez. Los a?os de la crisis retrasaron la construcci¨®n, que comenz¨® en 2011 y dur¨® cuatro a?os, necesitando una financiaci¨®n, aportada por M¨¦xico y EE UU, de unos 12 millones de d¨®lares, relativamente peque?a para una gran infraestructura cient¨ªfica.

El observatorio realiz¨® un mapa del cielo invisible, en el que identific¨® 40 fuentes de rayos gamma

En los cinco a?os 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 hab¨ªan detectado en este rango energ¨¦tico.

Carlos Delgado, un investigador del CIEMAT que est¨¢ participando en el desarrollo del CTA, una red de telescopios que observar¨¢ fuentes extragal¨¢cticas de rayos gamma, destaca la importancia de la complementariedad de este proyecto con otros como HAWC. ¡°Los f¨ªsicos, en la observaci¨®n del universo hablamos de distintos mensajeros¡±, se?ala. ¡°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 pod¨ªamos detectar¡±, a?ade. ¡°El universo es muy grande y a veces es necesario saber d¨®nde mirar y las ondas gravitacionales te dicen d¨®nde mirar¡±, contin¨²a. Algunos observatorios se?alan d¨®nde mirar para que despu¨¦s otros puedan saber d¨®nde hacerlo y aportar una mayor precisi¨®n o un tipo diferente de se?ales. ¡°HAWC nos da una visi¨®n amplia del cielo de d¨ªa y de noche y CTA solo podr¨¢ trabajar durante la noche y mirando una porci¨®n del cielo m¨¢s peque?a, son complementarios¡±, concluye Delgado.

La instalaci¨®n y operaci¨®n de este tipo de instrumentos es siempre una oportunidad para formar a nuevos cient¨ªficos y HAWC tambi¨¦n ha cumplido esta funci¨®n. Los responsables del proyecto se plantean ahora el futuro, para cuando dentro de cinco a?os este observatorio haya cumplido su tiempo previsto de funcionamiento. Gonz¨¢lez comenta que se intenta impulsar una nueva versi¨®n en el hemisferio sur, pero la situaci¨®n pol¨ªtica en Chile, uno de los pa¨ªses candidatos, es complicada, y en otro, Argentina, la econom¨ªa es un escollo. Adem¨¢s, "la inversi¨®n de EE UU para estos instrumentos ha bajado", a?ade la investigadora. El futuro es incierto, reconoce Gonz¨¢lez, pero tambi¨¦n lo era cuando hace 15 a?os se empez¨® a gestar una infraestructura que se consigui¨® hacer realidad.