El observatorio HAWC

Figura 3. HAWC

HAWC es el acrónimo de “High Altitude Water Cherenkov” ya que HAWC será un observatorio situado a gran altitud y basado en la detección de las partículas de las cascadas mediante la emisión de luz Cerenkov en agua. El concepto de un observatorio como HAWC fue concebido en el año 2005 como un reservorio de agua de 300m x 300m de área y 8m de profundidad con 11,250 fotosensores en dos capas a las profundidades de las de Milagro y a una altitud por arriba de los 4,500 metros sobre el nivel del mar. La finalidad era mejorar notablemente la sensibilidad a rayos gamma de baja energía.

Sin embargo, el proyecto era económicamente muy costoso y con el tiempo y los resultados de Milagro, se entendió que el nicho científico de HAWC estaba en la observación de rayos gamma de muy alta energía. La búsqueda de un sitio a una altitud por arriba de los 4,000 m. que albergara al HAWC comenzó en el 2005. Varios sitios compitieron por albergar a HAWC: Chacaltaya en los Andes Bolivianos y el Tibet en China; sin embargo, el volcán Sierra Negra fue seleccionado en el año 2007 gracias a que el grupo de científicos mexicanos interesados en HAWC tienen una gran solidez y experiencia en proyectos similares de gran complejidad, como el observatorio de rayos gamma Milagro, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN en Suiza, y el observatorio de rayos cósmicos Auger, en Argentina.

Hacia finales del año 2008 se recibió financiamiento parcial para construir un prototipo de HAWC y resolver problemas logísticos asociados a la altitud del sitio y el nuevo diseño que incluía contenedores o tanques de agua. En Marzo del 2009 se observaron los primeros rayos cósmicos con el prototipo.

El sitio

El sitio de HAWC está dentro del Parque Nacional Pico de Orizaba, conformado por dos volcanes: el más alto de México, Citlaltépetl o Pico de Orizaba, con una altura de 5,610m, y el volcán Sierra Negra, con una altura de 4,600m a unos 7km del Citlaltépetl en la dirección sur poniente. HAWC estará localizado a una altitud de 4,100m en las faldas del volcán Sierra Negra a una latitud de 18o59´41”N y longitud 97o18´28”.

Figura 4. Parque Nacional Pico de Orizaba
 

La latitud de Sierra Negra permite un 15% más de visibilidad de la esfera celeste que veía Milagro. La nebulosa del Cangrejo pasa a 3o del zenit y será observado por HAWC por casi 6 horas cada día permitiendo calibrar el observatorio diariamente. La región del Cisne y el centro de la galaxia pasarán a 20o y 48o del zenit respectivamente.

En la cima del volcán Sierra Negra se encuentra el Gran Telescopio Milimétrico (GTM), cuya construcción requirió el desarrollo de la infraestructura de Sierra Negra, tal como camino, fibra óptica y energía eléctrica. Esta infraestructura ha atraído a otros proyectos al sitio, como el Monitor de Neutrones Solares, el Radiotelescopio Solar (RT5), el Observatorio Mexicano de Rayos Gamma (OMEGA), un arreglo de tanques para la observación de rayos cósmicos y una estación sismológica, algunos de estos proyectos están aún en construcción. Todos conforman el Consorcio Sierra Negra junto con HAWC y el GTM.

El sitio de HAWC esta suficientemente cerca del ecuador para tener condiciones climatológicas benignas para estas altitudes. La temperatura media es de 4.3º con temperaturas bajo cero solo el 5% del tiempo, principalmente durante el invierno. La velocidad media del viento estimada a partir de medidas en la cima del volcán es de 4m/s y valores por arriba de 10m/s son raros.

Un camino de 1km de longitud ha sido construido desde el camino principal del GTM hacia el sitio de HAWC.

Figura 5. Camino principal del GTM hacia el sitio de HAWC.