En el tranquilo pueblo de Malargüe, los residentes que viajan al norte por la ruta nacional 40 son recibidos por una vista icónica e intrigante: los sistemas de detección de color ocre del Observatorio Pierre Auger.
Extendiéndose a lo largo de las vastas pampas argentinas, estas estructuras han permanecido durante 25 años como testigos silenciosos de uno de los esfuerzos científicos más ambiciosos de la humanidad: el estudio de los rayos cósmicos y los misterios que esconden. Sin embargo, recientemente, este familiar paisaje ha sufrido una notable transformación. Los viajeros han notado algo nuevo: los detectores parecen ahora más altos, coronados por dos anillos metálicos en la parte superior de cada estación.
Se trata del Detector de Radio. Estas nuevas incorporaciones marcan la evolución del Observatorio en una instalación única, que ahora cuenta con la red de detección por radio más grande del mundo.
El sistema es un método revolucionario para estudiar los rayos cósmicos, ofreciendo a los investigadores una ventana novedosa y detallada hacia los secretos del universo.
Mensajeros de los confines del Universo
Los rayos cósmicos son partículas de alta energía que recorren vastas distancias a través del espacio, originándose en fenómenos cósmicos dramáticos y frecuentemente violentos, como supernovas, agujeros negros o los núcleos galácticos. Cuando estas partículas alcanzan la atmósfera terrestre, colisionan con los núcleos atómicos, produciendo lluvias de partículas secundarias que descienden hacia la superficie. Estas cascadas emiten a su vez una débil radiación electromagnética en el rango de frecuencias de radio, comparable a las longitudes de onda utilizadas para las señales de televisión.
La ventaja de utilizar señales de radio es significativa. A diferencia de la luz visible, que puede ser bloqueada por las nubes, las ondas de radio atraviesan la atmósfera sin obstáculos”.
Esta transparencia permite la observación constante de la actividad de los rayos cósmicos, sin importar las condiciones meteorológicas ni la hora del día.
Nuestro equipo desarrolló inicialmente estas técnicas utilizando el radiotelescopio Lofar en los Países Bajos, antes de ampliar sus esfuerzos al Observatorio Pierre Auger. Extraer las débiles señales de radio generadas por los rayos cósmicos no es tarea fácil. Las frecuencias de radio están saturadas de interferencias provenientes de fuentes humanas, como transmisores de televisión y transformadores eléctricos. Superar este desafío requirió soluciones innovadoras.
El equipo desarrolló sofisticados métodos para aislar datos cruciales del ruido, permitiendo medir las propiedades de los rayos cósmicos entrantes con una precisión notable. Estos logros significaron recibir el Advanced Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC) en 2018.
Junto con el apoyo financiero del Consejo de Investigación de los Países Bajos (NWO), este subsidio permitió desarrollar los nuevos sistemas de detección por radio en el Observatorio Pierre Auger.
Del concepto a la realidad
El camino desde la concepción del proyecto hasta su implementación operativa fue sorprendentemente rápido. Los planes iniciales comenzaron en 2017. Para 2019, ya se habían instalado unidades prototipo en posiciones seleccionadas dentro del Observatorio. Las pruebas rigurosas confirmaron que estos sistemas podían detectar las débiles señales de radio provenientes de los rayos cósmicos y soportar las duras condiciones ambientales de las pampas.
Los sistemas fueron desarrollados en la Universidad Radboud en colaboración con otros miembros de la Colaboración Pierre Auger. Ampliar su implementación a escala total requirió producción industrial. A partir de 2021, miles de componentes mecánicos y electrónicos, incluidos tubos de aluminio, placas y cables, fueron fabricados, enviados y ensamblados. En total, se prepararon 2,000 unidades de detección por radio, incluidas las de repuesto, para su instalación.
La red de detección por radio del Observatorio ahora abarca las Pampas, convirtiendo esta vasta llanura en un gigantesco observatorio para rastrear las señales de rayos cósmicos. Durante los últimos dos años, el equipo ha instalado cerca de 1.700 unidades de detección, una tarea monumental que requirió un esfuerzo inmenso y una coordinación logística precisa.
Debo reconocer el trabajo incansable para instalar estos sistemas, en lo que se aplicó Gualberto Ávila, gerente local del Observatorio. Sin embargo, el proyecto no estuvo exento de desafíos. Marcos Cerda, jefe del equipo técnico, estuvo a cargo, debiendo superar las dificultades para acceder a ubicaciones remotas a través del terreno accidentado. Cada detector debía ser colocado con precisión para garantizar una red de recolección de datos sin interrupciones. A pesar de los obstáculos, la instalación se completó en noviembre de 2024, marcando un importante hito para el Observatorio.
La culminación de este esfuerzo se celebró durante una reciente reunión de la Colaboración Pierre Auger en el Centro de Convenciones y Exposiciones de Malargüe.
Cientos de científicos se reunieron para escuchar nuestro informe sobre la finalización del proyecto, un momento de triunfo compartido para la comunidad científica global.
Mirando hacia el futuro, Ingo Allekotte, del Centro Atómico Bariloche, se muestra optimista sobre las perspectivas del Observatorio y anticipa una operación exitosa de los nuevos sistemas de detección durante los próximos diez años.
Los detectores de radio trabajarán junto con los sistemas existentes, generando datos que ayudarán a desentrañar algunos de los misterios más profundos del universo.
Las capacidades mejoradas del Observatorio permitirán a los científicos medir las propiedades de los rayos cósmicos con una precisión sin precedentes. Los investigadores esperan detectar partículas extremadamente raras, como fotones de energía ultraalta o los esquivos neutrinos. Estos descubrimientos podrían arrojar luz sobre los orígenes de los rayos cósmicos y los procesos que los aceleran a velocidades cercanas a la de la luz.
Una de las posibilidades más emocionantes es el descubrimiento de rayos cósmicos que provienen del mismo punto en el cielo, un fenómeno que podría abrir un nuevo capítulo en la astrofísica: la astronomía de rayos cósmicos. Este campo podría permitir a los científicos mapear las fuentes celestiales de los rayos cósmicos, al igual que la astronomía tradicional mapea estrellas y galaxias.
El Observatorio Pierre Auger no solo representa un triunfo de la innovación científica, sino también un testimonio de la colaboración global. Científicos, ingenieros y técnicos de todo el mundo han trabajado junto a expertos locales en Malargüe para hacer realidad esta visión.
Para los habitantes de Malargüe, el Observatorio es más que una instalación científica; es una fuente de orgullo local y un puente hacia el cosmos. Muchos residentes se han involucrado profundamente en su labor, fomentando un sentido de propósito compartido con la comunidad científica internacional.
Con el inicio de las operaciones del sistema de detección mejorado, el Observatorio Pierre Auger está listo para ofrecer descubrimientos revolucionarios. Cada dato recopilado acerca a la humanidad a comprender la naturaleza de los rayos cósmicos y las fuerzas que dan forma a nuestro universo.
Estas estructuras nos recuerdan el potencial ilimitado de la ciencia para explorar lo desconocido, conectando incluso los rincones más remotos de nuestro mundo con los misterios del cosmos. En la próxima década, el Observatorio continuará su búsqueda, ampliando las fronteras del conocimiento e inspirando a futuras generaciones a mirar al cielo con asombro.
*El autor es científico de la Colaboración Pierre Auger. Además es profesor en la Universidad Radboud en Nijmegen, Países Bajos. Ha desempeñado un papel central en el avance de los métodos de detección.
Producción y edición: Miguel Títiro - mtitiro@losandes.com.ar
