SWGO: así será el nuevo observatorio, para estudiar rayos gamma, que se instalará en Chile
A diferencia de la mayoría de los instrumentos que ya están o que planean funcionar en el país, el SWGO se centrará en la detección de rayos gamma, partículas que incluso podrían permitir descubrir el origen del universo.
Todo lo que ocurre en el universo emite partículas que pueden ser detectadas desde la Tierra. Para ello se utilizan telescopios y radiotelescopios, que captan desde lo visible a la parte más fría del cosmos. En Chile están instalados varios de los instrumentos astronómicos más potentes del mundo para realizar este tipo de investigación, y ahora se unirá también el Observatorio de Rayos Gamma de Campo Amplio del Sur, o SWGO, capaz de estudiar los procesos más violentos del universo.
El Southern Wide-field Gamma-ray Observatory anunció la elección de Pampa La Bola, ubicada a 4.770 metros de altura en la Región de Antofagasta, como el sitio de instalación del que será el primer observatorio de rayos gamma que mirará el cielo del sur. Ubicación clave en términos astronómicos, porque desde aquí se puede ver el centro de la Vía Láctea, una importante fuente de rayos gamma.
“Los rayos gamma son fotones, las mismas partículas que constituyen la luz visible, pero de muchísimo mayores energías, y por eso provienen de los procesos más violentos que ocurren en el universo, como lo que ocurre en el centro de las galaxias, en torno a agujeros negros o estrellas de neutrones, explosiones de supernovas, etc.”, explica Claudio Dib, académico de la Universidad Técnica Federico Santa María y representante del SWGO en Chile.
Investigar los rayos gamma de muy alta energía puede entregar información sobre estas grandes explosiones, pero también sobre cómo es la materia a nivel fundamental. “Siendo partículas propias del mundo subatómico, nos pueden dar información de la naturaleza fundamental de la materia, como puede ser la naturaleza de la llamada materia oscura”, agrega.
Nueva técnica de detección astrofísica
Como los rayos gamma no logran penetrar la atmósfera, no se pueden detectar directamente. Pero al entrar chocan con átomos y generan cascadas de partículas subatómicas, que van colisionando sucesivamente, aumentando en número a medida que van bajando, hasta que finalmente son absorbidas. A nivel del mar casi no llegan, por lo que se utilizan técnicas para captarlas antes.
SWGO será el primer observatorio de su tipo en el hemisferio sur que captará la cascada de partículas a gran altitud y con una gran zona de cobertura. Esto permite observar el cielo completo (un campo visual de unos 30º sobre el horizonte) y de forma continua, día y noche. “La resolución en energía es más difícil de lograr que con telescopios, pero puede descubrir fuentes que un telescopio puede no ver”, sostiene Claudio Dib.
El observatorio utilizará estanques de agua sellados, capaces de detectar los rayos gamma de muy alta y ultra alta energía, generados por procesos violentos en el universo. Los detectores del SWGO captarán partículas que, al ingresar a los tanques de agua, producirán una radiación que será registrada por fotodetectores instalados en su interior. Al registrar estas cascadas de partículas secundarias con muchas unidades detectoras simultáneamente, cada rayo gamma individual se puede remontar a su fuente cósmica, lo que permitirá crear un mapa del cielo.
La técnica ya se utiliza en observatorios del hemisferio norte (HAWC en México, LHAASO, en China, entre otros) y complementará las detecciones que haga el Cherenkov Telescope Array (CTA), un conjunto de telescopios que se instalarán en Paranal (Chile) y las islas Canarias (España), que observará el tenue destello de luz visible que se produce en las capas altas de la atmósfera cuando el rayo gamma colisiona y empieza a producir la cascada.
Uno de los principales objetivos de investigación –además de la presencia de materia oscura– serán los mecanismos de aceleración de rayos cósmicos (partículas cargadas, como protones u otros núcleos atómicos). “En las zonas donde se aceleran los rayos cósmicos debería haber fuertes campos magnéticos y deberían producirse gammas, con energías típicamente 1/10 de la de los rayos cósmicos”, explica el especialista en física teórica de partículas.
Impacto en la ciencia nacional
Esta área de investigación une a la astronomía y a la física de partículas en la llamada física de astropartículas, campo del conocimiento que está creciendo en el mundo. Con la instalación de SWGO en el Parque Astronómico de Atacama, se espera que los científicos nacionales colaboren con especialistas de todo el mundo y que más jóvenes sean atraídos por esta línea de investigación.
“Hay varias áreas del conocimiento involucradas: astrofísica, física de partículas elementales, electrónica e instrumentación, procesamiento de señales complejas y análisis de grandes volúmenes de datos para extraer información, computación, redes neuronales, inteligencia artificial, en fin”, agrega el académico.
“SWGO es una colaboración que, desde su comienzo, ha tenido una fuerte participación latinoamericana; de los 15 países que conforman la colaboración, cinco de ellos son de Latinoamérica (México, Brasil, Perú, Argentina y Chile), y han participado con niveles de liderazgo en distintos grupos de trabajo, es decir, son especialistas con experiencia”, cuenta.
En el consorcio que hace posible este proyecto también participan Alemania, China, Corea del Sur, Croacia, Francia, Italia, Portugal, Reino Unido, República Checa y Estados Unidos. Su construcción comienza en 2026 y se invertirán alrededor de 60 millones de dólares.