Un observatorio de rayos cósmicos es una instalación científica construida para detectar partículas de alta energía provenientes del espacio, llamadas rayos cósmicos . Por lo general, esto incluye fotones (luz de alta energía), electrones, protones y algunos núcleos más pesados, así como partículas de antimateria . Alrededor del 90 % de los rayos cósmicos son protones, el 9 % son partículas alfa y el ~1 % restante son otras partículas.
Aún no es posible construir sistemas ópticos de formación de imágenes para los rayos cósmicos, como un telescopio Wolter para rayos X de menor energía , [1] [2] aunque algunos observatorios de rayos cósmicos también buscan rayos gamma y rayos X de alta energía. Los rayos cósmicos de energía ultraalta (UHECR) plantean más problemas de detección. Una forma de aprender sobre los rayos cósmicos es usar diferentes detectores para observar aspectos de una lluvia de rayos cósmicos en el aire .
Métodos de detección de rayos gamma: [3]
Por ejemplo, mientras que un fotón de luz visible puede tener una energía de unos pocos eV, un rayo gamma cósmico puede superar un TeV (1.000.000.000.000 eV). [3] A veces, los rayos gamma cósmicos (fotones) no se agrupan con los rayos cósmicos nucleares. [3]
"En 1952, un experimento simple y audaz permitió la primera observación de la luz Cherenkov producida por los rayos cósmicos que pasaban a través de la atmósfera, dando origen a un nuevo campo de la astronomía". [4] Este trabajo, [5] que implicó un gasto mínimo en instrumentos (un cubo de basura, un espejo parabólico excedente de guerra y un tubo fotomultiplicador de 5 cm de diámetro), y basado en una sugerencia de Patrick Blackett, condujo en última instancia a la actual inversión internacional multimillonaria en astronomía de rayos gamma.
El satélite Explorer 1 , lanzado en 1958, midió posteriormente los rayos cósmicos. [6] El tubo Geiger-Müller omnidireccional Anton 314 , diseñado por George H. Ludwig del Laboratorio de Rayos Cósmicos de la Universidad Estatal de Iowa , detectó los rayos cósmicos . Podía detectar protones con energía superior a 30 MeV y electrones con energía superior a 3 MeV. La mayor parte del tiempo el instrumento estaba saturado ; [7]
A veces, la instrumentación informaba del recuento esperado de rayos cósmicos (aproximadamente treinta recuentos por segundo), pero a veces mostraba un peculiar recuento de cero por segundo. La Universidad de Iowa (bajo la dirección de Van Allen) observó que todos los informes de cero recuentos por segundo se realizaban desde una altitud de más de 2000 km (1250 millas) sobre América del Sur, mientras que los pases a 500 km (310 millas) mostraban el nivel esperado de rayos cósmicos. Esto se denomina Anomalía del Atlántico Sur . Más tarde, después del Explorer 3, se concluyó que el contador Geiger original había sido abrumado ("saturado") por una fuerte radiación procedente de un cinturón de partículas cargadas atrapadas en el espacio por el campo magnético de la Tierra. Este cinturón de partículas cargadas se conoce ahora como el cinturón de radiación de Van Allen .
Los rayos cósmicos fueron estudiados a bordo de la estación espacial Mir a finales del siglo XX, como con el experimento SilEye. [8] Este estudió la relación entre los destellos vistos por los astronautas en el espacio y los rayos cósmicos, el fenómeno visual de los rayos cósmicos . [8]
En diciembre de 1993, el Akeno Giant Air Shower Array en Japón (abreviado AGASA ) registró uno de los eventos de rayos cósmicos de mayor energía jamás observado. [9]
En octubre de 2003, el Observatorio Pierre Auger en Argentina completó la construcción de su detector de superficie número 100 y se convirtió en el conjunto de rayos cósmicos más grande del mundo. [9] Detecta rayos cósmicos mediante el uso de dos métodos diferentes: observando la radiación Cherenkov producida cuando las partículas interactúan con el agua y observando la luz ultravioleta emitida en la atmósfera de la Tierra. [9] En 2018, la instalación de una actualización llamada AugerPrime ha comenzado a agregar detectores de centelleo y radio al Observatorio.
En 2010 se completó una versión ampliada de AMANDA llamada IceCube . IceCube mide la luz Cherenkov en un kilómetro cúbico de hielo transparente. Se estima que detecta 275 millones de rayos cósmicos cada día. [9]
El transbordador espacial Endeavour transportó el Espectrómetro Alfamagnético (AMS) a la Estación Espacial Internacional el 16 de mayo de 2011. En poco más de un año de funcionamiento, el AMS recopiló datos sobre 17 mil millones de eventos de rayos cósmicos. [9]
Existen varias iniciativas de investigación sobre rayos cósmicos, entre ellas:
Observatorios de rayos cósmicos de ultra alta energía :
