Un observatorio de rayos cósmicos es una instalación científica construida para detectar partículas de alta energía provenientes del espacio llamadas rayos cósmicos . Esto normalmente incluye fotones (luz de alta energía), electrones, protones y algunos núcleos más pesados, así como partículas de antimateria . Aproximadamente el 90% de los rayos cósmicos son protones, el 9% son partículas alfa y el ~1% restante son otras partículas.
Todavía no es posible construir ópticas de formación de imágenes para rayos cósmicos, como un telescopio Wolter para rayos X de baja 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 otros problemas de detección. Una forma de aprender sobre los rayos cósmicos es utilizar diferentes detectores para observar aspectos de una lluvia de aire de rayos cósmicos .
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 núcleos de rayos cósmicos. [3]
"En 1952, un experimento simple y audaz permitió la primera observación de la luz de Cherenkov producida por los rayos cósmicos que atraviesan 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 la guerra y un tubo fotomultiplicador de 5 cm de diámetro) y se basó en una sugerencia de Patrick Blackett, condujo en última instancia a la actual multimillonaria inversión internacional. inversión en dólares en astronomía de rayos gamma.
Posteriormente, el satélite Explorer 1 lanzado en 1958 midió 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 rayos cósmicos . Podría detectar protones con energía superior a 30 MeV y electrones con energía superior a 3 MeV. La mayor parte del tiempo el instrumento estuvo saturado ; [7]
A veces, la instrumentación informaba el 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) señaló que todos los informes de conteos cero por segundo se realizaron desde una altitud de más de 2000 km (más de 1250 millas) sobre América del Sur, mientras que los pases a 500 km (310 millas) mostrarían el nivel esperado. de rayos cósmicos. Esto se llama 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 proveniente 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 cinturón de radiación de Van Allen .
Los rayos cósmicos se estudiaron a bordo de la estación espacial Mir a finales del siglo XX, por ejemplo con el experimento SilEye. [8] Para ello se estudió la relación entre los destellos vistos por los astronautas en el espacio y los rayos cósmicos, los fenómenos visuales de los rayos cósmicos . [8]
En diciembre de 1993, el conjunto de duchas de aire gigantes Akeno en Japón (abreviado AGASA ) registró uno de los eventos de rayos cósmicos de mayor energía jamás observados. [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 los rayos cósmicos mediante el uso de dos métodos diferentes: observando la radiación de 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 comenzó a agregar detectores de radio y centelleo al Observatorio.
En 2010, se completó una versión ampliada de AMANDA llamada IceCube . IceCube mide la luz de 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]
Hay una serie de iniciativas de investigación de rayos cósmicos. Estos incluyen, entre otros:
Observatorios de rayos cósmicos de energía ultraalta :
