Desde el Observatorio más grande del mundo: rayos cósmicos, una ventana al universo

¿Cuál es el límite del Universo? ¿Cuánta energía alberga? ¿Qué pasó en el instante mismo de su creación tras el Big Bang? Son preguntas que la humanidad se hizo desde todos los tiempos. Hoy la tecnología permite acercarnos algunas respuestas, observando el cielo más allá de lo visible.

Los rayos cósmicos nos traen indicios para esbozar hipótesis. Porque al provenir de galaxias lejanas o del mismo sol, viajando a la velocidad de la luz, estas partículas elementales e invisibles al ojo humano, caen como una lluvia energética trayendo información de lugares y tiempos inconmensurablemente remotos.

“Más que de rayos, se trata de partículas subatómicas que al viajar con altas velocidades y energías, cuando llegan a la atmósfera se desintegran y forman otras partículas. Dejan de existir los protones y aparecen los muones y los quarks. Todo esto lo podemos observar en forma indirecta, a través de detectores de fluorescencia”, explica la astrónoma Beatriz García, investigadora del Conicet y responsable de Educación y Divulgación en el Observatorio Pierre Auger.

Ubicado en la localidad mendocina de Malargüe, a más de 800 metros sobre el nivel del mar, y en un área de 3.000 km2 (diez veces mayor a la superficie de la ciudad de Buenos Aires), el Observatorio Pierre Auger, fue construído por un consorcio de 18 países.

El proyecto, con más de 15 millones de dólares de inversión, se inició a mediados de la década del 90 y comenzó a funcionar en 2008. Cuenta con 1.660 “detectores de superficie” instalados en tanques de agua de 10 mil litros y a 1,5 km uno de otro, abastecidos por energía solar; y 27 “detectores de fluorescencia" (telescopios ubicados sobre los seis edificios del Observatorio).

A estos se suman 61 detectores de centelleo subterráneos, dado que muchas de las partículas subatómicas traspasan la materia. También hay un proyecto para instalar detectores de centelleo de superficie sobre los tanques de agua. “A medida que avanzamos en el conocimiento de estas partículas se suman proyectos e investigadores. Ya hay más de 40 tesis en ciencia básica e ingeniería que se hicieron en el Auger”, dice García.

En el predio trabajan unas 50 personas, y más de 500 científicos de todo el mundo participan del proyecto con sus investigaciones.

“Los detectores de superficie captan datos todos los días las 24 horas, y los de fluorescencia lo hacen 14 noches al mes, cuando no hay luna llena ni creciente, dado que la contaminación lumínica interfiere en este tipo de observaciones”, comenta la astrónoma.

“Desde la Astronomía buscamos explicar el origen, evolución, estructura  y escenarios de muerte del universo. Sabemos que no es infinito, y que tampoco es eterno. Puede seguir expandiéndose pero es limitado en cuanto a la producción de estrellas y energía”, explica.

“Las partículas que estudiamos tienen energías comparables a las de los primeros instantes del universo, muchísimo mayores a las que se logran en la Tierra con un acelerador lineal. Estas investigaciones no tienen una aplicación directa a la vida cotidiana. Es ciencia básica, pero sin ella, la humanidad no habría avanzado, no tendríamos teléfonos ni internet ni viajes en avión”.

Un centinela del cosmos en el fin del mundo

Como una suerte de spin off (desprendimiento) del Observatorio Pierre Auger, en 2014 un grupo de investigadores Instituto de Astronomía y Física del Espacio (IAFE), y la facultad de Ciencias Exactas de la UBA (FCEN), iniciaron conversaciones con el Instituto Antártico Argentino (IAA) para ver la posibilidad de instalar un detector de rayos cósmicos en la Base Marambio.

La idea de ubicar este tipo de equipos cerca del polo tiene que ver con que “las partículas subatómicas que llegan del espacio, al acercarse a la Tierra son desviadas por el campo geomagnético, y las de más baja energía, como las provenientes del sol, sólo pueden ser medidas en las regiones cercanas a los polos”, explica el astrónomo Sergio Dasso, investigador del CONICET en el IAFE y director del Laboratorio Argentino de Meteorología del EsPacio (LAMP), quien lideró el proyecto.

Finalmente, en 2019 el dispositivo, desarrollado en el país y adaptado al riguroso clima antártico, se instaló en la base Argentina del Continente Blanco. El propio Dasso viajó a ponerlo en funcionamiento (y casi queda varado en aquel confín del país durante la pandemia). Fue toda una odisea trasladar 3 toneladas de equipamiento en un avión Hércules, incluyendo un tanque de mil litros de agua ultrapurificada y “hasta la última tuerca”, ya que en la Antártida, se sabe, no hay ferreterías.

“Primero armamos el equipo en el IAFE, lo probamos, y luego lo llevamos a la Antártida. Tuvimos que acondicionar todo el laboratorio, adaptar el sistema de calefacción y las antenas de internet para la transmisión de datos”, cuenta Dasso, quien también es docente de la Facultad de Exactas.

El detector, apodado “Neurus”, en honor al personaje científico de (la tira infantil) Super Hijitus, tiene la capacidad de contar y caracterizar cuántas partículas por unidad de superficie y por unidad de tiempo llegan a la Tierra y además permite discriminar bandas de energía de interés para la Meteorología Espacial (space weather), que estudia fenómenos como las tormentas solares.

“Neurus capta la huella digital de estas partículas, que dura 50 nanosegundos. Un nanosegundo es la mil millonésima parte de un segundo (10 a las menos 9). Estamos en la frontera de la electrónica”, afirma el astrónomo.

Esa información es enviada en tiempo real hasta los servidores del IAFE en el edificio Cero + Infinito, de la facultad de Ciencias Exactas de la UBA en la Ciudad Universitaria. Allí, en una gran pantalla partida, se muestran imágenes del sol, sus fulguraciones y destellos, junto a un mapa solar y gráficos con datos de interés para la meteorología espacial.

“Nuestro objetivo es detectar y dar aviso de tormentas geomagnéticas, viento solar y otros fenómenos provocados por la interacción de la actividad solar y las partículas con carga eléctrica, que pueden dañar sistemas satelitales y dejar sin comunicación a los aviones, sin funcionamiento a los GPS y cajeros automáticos”, comenta el investigador.

Para esto se necesitan más observaciones y hay un proyecto de instalar otro detector en la base San Martín de la Antártida, la más cercana al Polo Sur de las bases Argentinas. Mientras tanto, Neurus sigue, en medio de vientos helados y eternas noches australes, captando datos de los confines del universo.