Estudio de rayos gamma, el desafío de la nueva generación de astrónomos en Chile

Hasta ahora, la principal razón para instalar los más importantes observatorios en nuestro país ha sido la calidad prístina de nuestros cielos. Pero el Observatorio de Rayos Gamma de Campo Amplio del Sur, SWGO (Southern Wide field Gamma ray Observatory) no requiere dichas condiciones.

 Por lo tanto, la elección del norte chileno para construir estas modernas instalaciones de investigación ratifica las condiciones únicas ofrecidas por el país para estos fines en aspectos tales como la solidez de la institucionalidad astronómica nacional en cuanto a infraestructura logística, respaldo tecnológico, redes de comunicación y vinculación con las comunidades.

 A diferencia de los observatorios que ya funcionan en Chile, el SWGO no recogerá información astronómica a través de telescopios o antenas. Utiliza estanques de agua sellados que detectan indirectamente la radiación emitida en forma de rayos gamma de muy alta y ultra alta energía. 

Estos son generados por los procesos más violentos del Universo, como la fusión de agujeros negros o estrellas de neutrones, así como en poderosas ondas de choque en supernovas o jets relativistas. 

Este tipo de radiación no llega a la superficie de la Tierra, pues es absorbida en la atmósfera. Por ello, este observatorio estará a 4.770 metros en Pampa La Bola, dentro del Parque Astronómico de Atacama. Los detectores del SWGO captarán partículas que son creadas en la atmósfera cuando los rayos gamma son absorbidos por ésta. 

Estas partículas al ingresar a los tanques de agua producirán una radiación que será registrada por fotodetectores instalados en su interior. Al captar este flujo 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. 

Una oportunidad para nuevos astrónomos 

En el proceso de gestión para lograr este hito, que comenzará su construcción en 2026, participaron representantes de organismos del Estado, organizaciones privadas y de la academia y destacados investigadores relacionados con el estudio de los rayos gamma, varios de los cuales están vinculados al Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines, CATA. 

Walter Max-Moerbeck, Investigador Asociado del CATA y académico de la Universidad de Chile, ve una gran oportunidad para los astrofísicos chilenos con la implementación del SWGO, en especial para las nuevas generaciones. 

“Los astrónomos que estudiamos rayos gamma aquí somos muy pocos. Una realidad muy similar a, por ejemplo, lo que ocurría antes de que instalaran ALMA en el norte, pero su implementación gatilló mucha especialización en las ondas milimétricas. Con este proyecto se abre una enorme posibilidad para que las futuras generaciones de astrónomos se focalicen en el área de los rayos gamma. 

El desafío es ser ahora capaces de generar un ambiente para que esta ciencia se pueda hacer efectivamente acá en Chile. Y, en ese sentido, el rol del CATA es fundamental, ya que al entregar una institucionalidad donde confluimos distintos investigadores, que trabajamos de manera interdisciplinaria, es el lugar preciso para atraer e incubar a los futuros astrónomos que se especializarán en esa área”, detalla este investigador, quien focaliza sus estudios en agujeros negros supermasivos y fenómenos energéticos. 

Esta visión es compartida por Mario Riquelme, Investigador Adjunto del CATA y académico de la Universidad de Chile, quien ve en el Centro una instancia para canalizar el desarrollo de las investigaciones en este ámbito. 

“En el CATA ya existe un grupo de gente haciendo cosas de alta energía, y por supuesto que eso es un apoyo para que estas cosas avancen, porque en el fondo uno necesita apoyo institucional y contar con escenarios donde desarrollar proyectos en conjunto. Así es que creo que van a empezar a pasar cosas interesantes”, argumenta. 

Chile mira al cielo de otra forma 

Una de las fuentes más importantes de rayos gamma son los centros de las galaxias, y el más cercano que tenemos es el de nuestra Vía Láctea, que solamente se puede ver desde el cielo del sur, de ahí la importancia de su estudio en estas latitudes. 

Otra particularidad de este proyecto es que permitirá estudiar no solo el Universo, sino también acercarse a la naturaleza de la materia al nivel más pequeño, y, por ejemplo, comprender más sobre la materia oscura. 

El SWGO coincide con el proceso de implementación en Chile de otro proyecto que apunta al estudio de los rayos gamma, el Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), cerca del observatorio Paranal de la ESO. 

Ambos centros de investigación se pueden complementar, pero entregan una mirada diferente del cielo. 

“EL CTAO va a poder mirar los detalles más finos, con mejor resolución angular y distinguirá mejor la energía de la radiación gamma. En cambio, el SWGO, observa más o menos el mismo rango, pero tiene un campo de visión más grande. En el fondo, es como si uno mirara por un telescopio que te da mucho aumento, y ves un pedacito chico del cielo, y, al mismo tiempo, también puedes mirar con un binocular que permite apreciar un área más grande. 

Entonces, es algo que no teníamos en Chile y nos va a permitir explorar cosas que no podíamos hacer ahora desde acá, y, más encima, ambos son complementarios. Así que vamos a tener los dos mejores telescopios de este tipo en nuestro país”, explica Walter Max-Moerbeck , Investigador Asociado del CATA. 

Esto generará un escenario completamente nuevo para la astronomía chilena. En el sentido que tradicionalmente se ha enfocado en fenómenos más bien de baja energía y esto va a potenciar otras áreas de estudio de la astrofísica. 

“En el CATA ya existe un grupo de gente que hace cosas de alta energía, cosas asociadas a agujeros negros, pero en longitudes de onda menores, no en los rayos gamma, y, por lo tanto, esto le va a entregar a ese grupo que está interesado en esa fenomenología una herramienta nueva y súper potente para expandir su estudio. 

Así es que es una oportunidad no solamente para el CATA, sino que para la astronomía chilena. Además, se conectan muy bien con la física de astropartículas. Entonces, esto generará una interacción bien fuerte e interesante entre astrónomos, astrofísicos, físicos y, principalmente, físicos de partículas. 

Creo que es una oportunidad súper buena desde el punto de vista de la ciencia que se puede hacer en Chile y los investigadores tenemos que buscar maneras de conectarnos y generar proyectos multidisciplinarios”, agrega Mario Riquelme, Investigador Adjunto del CATA.

 El desafío de estas nuevas perspectivas de desarrollo en la investigación astronómica es generar las instancias para que los profesionales en nuestro país también se pongan a la vanguardia y lideren las futuras investigaciones que, incluso, podrían permitirnos entender los fenómenos más extremos del universo.