14:00  hrs. 7 de Octubre de 2009

  

Boletín UNAM-DGCS-591

Sierra Negra, Puebla

 

Luis Javier González

Pie de foto al final del boletín

 

EN PUEBLA, UN TELESCOPIO A LA CAZA DE NEUTRONES SOLARES

 

  • Se ubica en el volcán Sierra Negra, un lugar que por sus más de cuatro mil metros de altura y cercanía con el ecuador, facilita la captación emisiones solares todo el año
  • Entender cómo se da la producción y liberación de las partículas en la atmósfera solar es uno de los tópicos que más intriga y suscita debates en la física actual
  • El mirador espacial poblano forma parte de una red mundial que monitorea el Sol de forma ininterrumpida

 

En el volcán Sierra Negra de Puebla, a cuatro mil 600 metros de altura, se ubica el Telescopio de Neutrones Solares, diseñado y donado por la Universidad de Nagoya, Japón. Este centro, manejado por investigadores del Instituto de Geofísica (IGf) de la UNAM, monitorea de forma permanente las partículas subatómicas que llegan del Sol a la Tierra.

 

Este sitio fue elegido porque su altura y cercanía con el ecuador facilitan la captación de emisiones solares durante todo el año, “lo que permitirá profundizar en estudios físicos sobre esa estrella”, señaló José Francisco Valdés Galicia, quien además de ser director del IGf, es el investigador titular del proyecto.

 

A diferencia de otros miradores espaciales que emplean lentes ópticos u ondas de radio, éste busca partículas. “Nos permite ver en qué dirección vienen los neutrones y si éstos son solares”, añadió Luis Javier González Méndez, estudiante del doctorado que busca titularse con este proyecto.

 

Hasta ahora, los expertos saben que los iones y neutrones son acelerados cuando se presentan fulguraciones solares (también conocidas como ráfagas), pero desconocen cuál es el mecanismo.

 

¿Por qué estudiar a los neutrones solares?

Los neutrones solares se producen en la superficie solar cuando el astro arroja llamaradas. Se sabe que estas erupciones emiten diversos tipos de radiación, que van desde las ondas de radio hasta los rayos gamma y partículas energéticas, como electrones y protones.

 

Entender la producción y liberación de las partículas en la atmósfera solar es crucial para comprender cómo es que la naturaleza acelera las partículas, uno de los tópicos que más intriga y suscita debates en la física actual.

 

La observación de los rayos X, gamma y neutrones solares en tiempos de ráfagas intensas pueden proporcionar pistas definitivas sobre cuándo y dónde el Sol acelera partículas con mayor intensidad.

 

Los neutrones son producidos por la interacción de los iones acelerados con la atmósfera solar. Podría parecer que una opción viable sería observar los iones acelerados para comprender cuál es su mecanismo de aceleración, pero éstos tienen la desventaja de que son desviados por los campos electromagnéticos del Sol, el viento solar y el geomagnético, y el magnetismo planetario en su camino de la Tierra al Sol, o pueden ser dispersados por las ondas e irregularidades presentes en el viento solar y, por lo tanto, su espectro original de tiempo se altera.

 

Por el contrario, las partículas neutrales, por no estar cargadas, viajan desde el sitio de su producción sin perder sus propiedades originales o la marca que señala el tiempo en que fueron producidas.

 

Por esta razón, los neutrones se han convertido en testigos invaluables para los científicos que estudian los fenómenos solares, y resulta cada vez más necesario tener instrumentos capaces de medir su presencia con precisión.

 

 

Creando una red mundial de observación

Fueron Bierman, en 1951, y  Lingfelter, en 1965, quienes demostraron teóricamente que durante las ráfagas solares intensas, el Sol producía neutrones, lo que permitió demostrar que los flujos de neutrones solares dependían en gran parte del espectro de los iones.

 

A partir del análisis de estas hipótesis fue como se concluyó que debería haber neutrones en las vecindades terrestres después de una fulguración de grandes dimensiones.

 

Fue hasta la década de los 80 que los neutrones solares pudieron ser detectados gracias a la nave espacial SMM. Sin embargo, en la superficie terrestre sólo se pudo establecer que estas partículas solares estaban presentes a través de un monitor de neutrones. Este hallazgo, que tuvo lugar en 1982 y que levantó muchas expectativas, pronto demostró que era parcialmente fallido, porque este tipo de aparatos resultaron deficientes en esta tarea.

 

Por ello, en la Universidad de Nagoya se desarrolló un prototipo de un metro cuadrado que daría pie al Telescopio de Neutrones Solares, instalado en la montaña japonesa Norikura en 1990. El aparato permitió determinar si los iones habían sido acelerados abruptamente o de manera gradual en las ráfagas solares.

 

Esta experiencia precursora sirvió para establecer ciertos estándares, como el hecho de que para minimizar la atenuación de los neutrones solares por la atmósfera terrestre, estos telescopios deben localizarse en zonas muy elevadas.

 

Es por esta razón que siete de estos observatorios se han instalado en diversas montañas alrededor del globo terráqueo, lo que permite que el Sol sea observado ininterrumpidamente y que si ocurre una ráfaga, ésta sea detectada al menos por dos miradores.

 

Los siete observatorios se localizan en Gronegrart, Suiza; Aragats, Armenia; Yanbaijing, Tíbet; monte Norikura, Japón; Mauna Kea, Hawai; Chacaltaya, Bolivia, y Sierra Negra, México.

 

En el interior del telescopio

El telescopio de Puebla consta de unos plásticos centelladores, dentro de una caja piramidal, que al verse impactados con las partículas, emiten fotones o partículas luminosas, fenómeno conocido como Cherenkov (centelleo).

 

“La luz se refleja en diferentes direcciones dentro del contenedor y va a dar al vértice principal, donde hay tubos fotomultiplicadores, tubos de gas con trifluoruro de boro y dos electrodos, que convierten la luz en señales eléctricas cuando los centelleadores son atravesados por partículas que vienen del espacio e ionizan el gas, porque esto produce pequeñísimas corrientes eléctricas dentro de los electrodos”, explica Octavio Musalem, responsable del mantenimiento del aparato de observación.

 

La luz es convertida en señales eléctricas que posteriormente son procesadas y los datos obtenidos son almacenados para ser interpretados por investigadores.

 

“Con las observaciones realizadas podremos profundizar en el conocimiento de las fulguraciones, cuáles son los componentes químicos, la densidad y cómo es la física básica que ocurre durante una ráfaga, un fenómeno solar muy energético”, señaló el estudiante de doctorado Luis Javier González Méndez.

 

Por el momento, en el telescopio del volcán Sierra Negra se aprestan para una carga de trabajo particularmente intensa, porque en los tres años venideros, el Sol presentará una actividad mucho mayor, lo que se traducirá en grandes cantidades de información, invaluables para llevar a cabo múltiples investigaciones.

 

Para hacer frente a ese reto, en el lugar se desarrolló un sistema alterno de energía que funciona con la fuerza del viento y de la luz. Con esto se espera que los equipos y sistemas de cómputo continúen trabajando en caso de interrupción eléctrica.

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Foto 01.

 

Diseñado y donado por la Universidad de Nagoya, Japón, el Telescopio de Neutrones Solares es manejado por investigadores del Instituto de Geofísica (IGf) de la UNAM.  (Portal)

 

Foto 02

 

En el volcán Sierra Negra de Puebla, a cuatro mil 600 metros de altura, se ubica el Telescopio de Neutrones Solares, monitorea de forma permanente las partículas subatómicas que llegan del Sol a la Tierra.

 

Foto 03

 

La luz es convertida en señales eléctricas que posteriormente son procesadas y los datos obtenidos son almacenados para ser interpretados por investigadores.

 

Foto 04

 

A diferencia de otros miradores espaciales que emplean lentes ópticos u ondas de radio, éste busca partículas.