Observatorio Pierre Auger

El Observatorio Pierre Auger es un observatorio internacional de rayos cósmicos en Argentina diseñado para detectar rayos cósmicos de ultra alta energía : partículas subatómicas que viajan casi a la velocidad de la luz y cada una con energías superiores a la media.10 ¹⁸ eV  . En la atmósfera terrestre, estas partículas interactúan con los núcleos de aire y producen diversas partículas. Estas partículas de efecto (llamadas " lluvia de partículas ") pueden detectarse y medirse. Pero dado que estas partículas de alta energía tienen una tasa de llegada estimada de solo 1 ^por  km²  por siglo , el Observatorio Auger ha creado un área de detección de 3000 km² (1200 ^millas cuadradas ) —el tamaño de Rhode Island o Luxemburgo— para registrar una gran cantidad de estos eventos. Está ubicado en la provincia occidental de Mendoza , Argentina , cerca de los Andes .    

La construcción comenzó en 2000, ^{[ 1 ]} el observatorio ha estado tomando datos de calidad de producción desde 2005 y se completó oficialmente en 2008. El sitio norte se ubicaría en el sureste de Colorado, Estados Unidos, y sería albergado por Lamar Community College . También constaría de detectores Cherenkov de agua y telescopios de fluorescencia, cubriendo un área de 10 370  km² ^{, 3,3} veces mayor que Auger South.

El observatorio recibió su nombre en honor al físico francés Pierre Victor Auger . El proyecto fue propuesto por Jim Cronin y Alan Watson en 1992. Actualmente, más de 500 físicos de casi 100 instituciones de todo el mundo ^{[ 2 ]} colaboran para mantener y modernizar las instalaciones en Argentina, así como para recopilar y analizar los datos medidos. Los 15 países participantes compartieron el presupuesto de construcción de 50 millones de dólares, aportando cada uno una pequeña parte del costo total.

Desde el espacio exterior, los rayos cósmicos de ultra alta energía llegan a la Tierra. Estos consisten en partículas subatómicas individuales ( protones o núcleos atómicos ), cada una con niveles de energía superiores a10 ¹⁸ eV  . Cuando una sola partícula de este tipo llega a la atmósfera terrestre, su energía se disipa creando miles de millones de otras partículas: electrones , fotones y muones , todos cerca de la velocidad de la luz. Estas partículas se propagan longitudinalmente (perpendicularmente a la trayectoria de la partícula única), creando un plano de partículas que avanza, con mayor intensidad cerca del eje. Este fenómeno se denomina " lluvia atmosférica ". Al atravesar la atmósfera, este plano de partículas crea luz ultravioleta, invisible para el ojo humano, llamada efecto de fluorescencia, con un patrón similar al de los rayos. Estos rayos pueden fotografiarse a alta velocidad mediante telescopios especializados, llamados detectores de fluorescencia, que observan un área ligeramente elevada. Luego, cuando las partículas llegan a la superficie terrestre, pueden detectarse al entrar en contacto con un tanque de agua, donde producen luz azul visible debido al efecto Cherenkov . Un tubo fotoeléctrico sensible puede captar estos impactos. Dicha estación se denomina detector Cherenkov de agua o "tanque". El Observatorio Auger cuenta con ambos tipos de detectores que cubren la misma área, lo que permite realizar mediciones muy precisas.

Cuando una lluvia de partículas incide sobre múltiples detectores Cherenkov en tierra, la dirección del rayo se puede calcular mediante geometría básica. El eje longitudinal se determina a partir de las densidades en cada estación terrestre afectada. Dependiendo de la diferencia de tiempo entre los puntos de impacto, se puede determinar el ángulo del eje. Solo cuando el eje es vertical, todos los detectores terrestres registran la señal en el mismo instante, y cualquier inclinación del eje provoca una diferencia de tiempo entre el primer y el último punto de impacto. ^{[ 3 ]}

El observatorio ha estado recopilando datos de buena calidad desde 2005 y se completó oficialmente en 2008.

En noviembre de 2007, el equipo del Proyecto Auger anunció algunos resultados preliminares. Estos mostraron que las direcciones de origen de los 27 eventos de mayor energía estaban correlacionadas con las ubicaciones de los núcleos galácticos activos (AGN). ^{[ 6 ]} Sin embargo, una prueba posterior con una muestra de datos mucho mayor reveló que el alto grado de correlación observado inicialmente se debía probablemente a una fluctuación estadística. ^{[ 7 ]}

En 2017, los datos de 12 años de observaciones permitieron el descubrimiento de una anisotropía significativa de la dirección de llegada de los rayos cósmicos a energías superiores8 × 10¹⁸ eV  . Esto respalda la hipótesis de que las fuentes extragalácticas (es decir, fuera de ^nuestra galaxia ) son el origen de estos rayos cósmicos de energía extremadamente alta (véase Rayos cósmicos de ultra alta energía ). ^{[ 8 ]} Sin embargo, aún se desconoce qué tipo de galaxias son responsables de la aceleración de estos rayos cósmicos de ultra alta energía. Esta cuestión sigue siendo objeto de investigación con la actualización AugerPrime del Observatorio Pierre Auger.

La Colaboración Pierre Auger ha puesto a disposición (con fines de divulgación) el 1 por ciento de los eventos de la red terrestre por debajo de 50 EeV (10 ¹⁸  eV ). Los eventos de mayor energía requieren un análisis físico más exhaustivo y no se publican de esta forma. Los datos pueden consultarse en el sitio web de Visualización Pública de Eventos .

A partir de octubre de 2021, una parte de los datos (10 por ciento) presentados en la Conferencia Internacional de Rayos Cósmicos de 2019 en Madison, EE. UU., está disponible públicamente. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

Se llevaron a cabo investigaciones y desarrollos sobre nuevas técnicas de detección y sobre posibles mejoras al observatorio, incluyendo:

• tres telescopios adicionales de detección de fluorescencia, capaces de cubrir altitudes más elevadas (HEAT: Telescopios Auger de Alta Elevación ).
• dos conjuntos anidados de detectores de superficie de mayor densidad combinados con contadores de muones subterráneos (AMIGA: Auger Muons and Infill for the Ground Array ).
• un prototipo de conjunto de radiotelescopios (AERA— Auger Engineering Radio Array ) para detectar la radioemisión de la cascada de lluvia, en el rango de frecuencia de 30 a 80  MHz.
• Investigación y desarrollo sobre la detección de emisiones de microondas procedentes de cascadas de electrones (frecuencias cercanas a los 4  GHz).

Argentina emitió 100.000 sellos postales en honor al observatorio el 14 de julio de 2007. El sello muestra un tanque detector de superficie en primer plano, un edificio de detectores de fluorescencia al fondo y la expresión "10 ²⁰  eV " en letras grandes. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

• Lista de observatorios astronómicos
• Lista de sociedades astronómicas
• Listas de telescopios

• Correlación de los rayos cósmicos de mayor energía con objetos extragalácticos cercanos : Science 2007 (se requiere suscripción). Preimpresión de Arxiv (gratuita pero no oficial).
• Que llueva simetría , febrero de 2005

• Sitio web oficial
• Exhibición de eventos públicos
• Sitio web del sur (en español e inglés)
• Sitio web de Flickr del observatorio
• COSMUS – Material visual para la Oficina de Administración Pública: incluye películas, modelos 3D animados de lluvias de rayos cósmicos sobre el sitio de Malargüe y fotografías estereoscópicas.
• ASPERA (Red Europea de Física de Astropartículas)
• Astroparticle.org – Portal europeo de física de astropartículas
• Detección de rayos cósmicos: El Observatorio Auger y la ciencia de vanguardia. Archivado el 28 de abril de 2009 en Wayback Machine – Entrevista con Angela Olinto (vídeo).