Cómo funciona el Telescopio Array, herramienta clave para la detección de rayos cósmicos

En recientes avances científicos, la confirmación de nuevas partículas en el ámbito de la física ha sido una constante. Entre ellas se encuentra la célebre "Partícula de Dios" o bosón de Higgs, así como la intrigante "¡Dios mío!", una partícula cósmica de energía inimaginable.

Ahora, en esta línea, científicos japoneses han identificado una partícula de altísima energía llamada "Amaterasu", en honor a la diosa del sol y el universo en la mitología japonesa. Esta partícula posee una energía un millón de veces superior a la generada en los aceleradores de partículas más potentes de la humanidad. Su origen parece vinculado a una lluvia de partículas menos energéticas procedentes de regiones lejanas del espacio, conocidas como rayos cósmicos.

Cuando estos rayos cósmicos de energía ultra alta impactan la atmósfera terrestre, desencadenan una cascada de partículas secundarias y radiación electromagnética en lo que se denomina una extensa lluvia de aire. Algunas de estas partículas cargadas viajan a velocidades superiores a la velocidad de la luz, generando un tipo de radiación electromagnética detectable por instrumentos especializados.

El telescopio array en Utah (Estados Unidos) desempeñó un papel crucial al identificar la partícula Amaterasu, este fenómeno enigmático que parece tener su origen en el Vacío Local, un área vacía del espacio en los confines de la Vía Láctea. El descubrimiento destaca la importancia de instrumentos avanzados como el Telescope Array en la exploración y comprensión de eventos cósmicos excepcionales.

¿Qué es y cómo funciona el telescopio Array?

El proyecto Telescope Array es una colaboración entre universidades e instituciones de Estados Unidos, Japón, Corea, Rusia y Bélgica. El experimento está diseñado para observar lluvias de aire inducidas por rayos cósmicos con energía extremadamente alta. Lo hace utilizando una combinación de técnicas de fluorescencia de aire y de matriz terrestre . El conjunto de detectores de centelleo de superficie toma muestras de la huella de la lluvia de aire cuando llega a la superficie de la Tierra, mientras que los telescopios de fluorescencia miden la luz de centelleo generada cuando la lluvia pasa a través del gas de la atmósfera.

El Telescope Array observa rayos cósmicos con energías superiores a 10 18 eV. La matriz de superficie muestra eventos en 300 millas cuadradas de desierto. Consta de más de 500 detectores de centelleo, cada uno de 3 m 2 ubicados en una cuadrícula de 1,2 km (3/4 de milla). Además, hay tres estaciones telescópicas en un triángulo de 30 km. Están equipados con entre 12 y 14 telescopios cada uno. El Telescope Array ha estado recopilando datos en el alto desierto del condado de Millard, Utah, EE. UU., desde 2007.

Actualmente, se está agregando una extensión de baja energía al Telescope Array que permitirá estudiar los cambios en el espectro energético y la composición química en un rango de energía más amplio. TALE (la extensión Telescope Array Low Energy) permitirá la observación de rayos cósmicos con energías tan bajas como 3x10 16 eV. Esto se logra agregando 10 nuevos telescopios de ángulo de elevación alto, con visión de hasta 72°, a una de las estaciones del telescopio y agregando una matriz de relleno gradual de detectores de superficie de centelleo.

Como se requieren ángulos de observación más altos para ver el desarrollo completo de las lluvias de aire, ya que las lluvias de menor energía se desarrollan más arriba en la atmósfera, es necesaria una matriz de superficie más densamente espaciada, porque la huella de las lluvias de menor energía es menor y podrían pasar desapercibidas entre los detectores más espaciados.

Finalmente, el denso conjunto de superficie debe llegar cerca de la estación del telescopio con los telescopios de gran elevación, ya que las lluvias de baja energía producirán menos luz y es preciso observar las lluvias con ambos conjuntos de detectores.