El prototipo Schwarzschild-Couder Telescope (SCT) -desarrollado por científicos de la Universidad de Columbia en colaboración con investigadores de otras instituciones- forma parte de un esfuerzo internacional, conocido como Cherenkov Telescope Array (CTA), cuyo objetivo es construir el observatorio de rayos gamma más grande y poderoso del mundo, con más de 100 telescopios similares distribuidos por los hemisferios norte y sur.
"El hecho de que hayamos podido detectar con éxito la Nebulosa del Cangrejo demuestra la viabilidad del novedoso diseño Schwarzschild-Couder", dijo Brian Humensky, profesor asociado de física en Columbia, que trabajó con un equipo para diseñar y construir el telescopio. "Ha sido un largo viaje, por lo que es enormemente satisfactorio ver el telescopio funcionando, y estamos emocionados de ver lo que podemos hacer con él".
La Nebulosa del Cangrejo, llamada así por su estructura en forma de tentáculo que se asemeja a un crustáceo, es el remanente de una estrella masiva que se autodestruyó hace casi un milenio en una enorme explosión de supernova. La distancia estimada de lo que queda de esta estrella respecto a la Tierra es de unos 6.500 años-luz.
Con el tiempo, la luz de la supernova se desvaneció, dejando atrás los restos de una poderosa estrella de neutrones de rápido giro, o púlsar, que aún puede verse dentro de una nube de gas, polvo y partículas subatómicas altamente energéticas, que emiten radiación a lo largo del espectro electromagnético. La más energética de esas partículas irradia rayos gamma.
Si bien los científicos han estado utilizando la tecnología SCT para observar la Nebulosa del Cangrejo desde enero de 2020, el proyecto ha estado en marcha durante casi una década. En su corazón hay una cámara de alta velocidad y alta resolución y un sistema de doble espejo -más intrincado que el diseño de un espejo usado tradicionalmente en los telescopios de rayos gamma- cuyos componentes trabajan juntos para mejorar la calidad de la luz y obtener así un mayor detalle de imagen en un campo de visión más grande a través del cielo.
"La cámara se dispara con ráfagas de luz que ocurren cuando un rayo gamma colisiona con una molécula de aire, y registra estas señales a una tasa de mil millones de fotogramas por segundo", dijo Humensky, quien colaboró con sus colegas del Barnard College para construir los principales componentes del sistema de alineación de espejos del SCT y desarrollar su software de control. "Esto nos permite reconstruir los rayos gamma con una precisión extraordinaria".
La participación de Humensky en el prototipo de SCT, presentado el año pasado en el Observatorio Fred Lawrence Whipple en Arizona, comenzó en 2012, cuando la Fundación Nacional de Ciencias financió el proyecto. El equipo de Columbia, incluyendo al asociado de investigación postdoctoral del Barnard College, Qi Feng, y a Ari Brill y Deivid Ribeiro, estudiantes de doctorado en física de Columbia, ayudaron a lograr el enfoque óptico inicial.
Ribeiro ha trabajado en el telescopio desde el otoño de 2015. "He hecho siete viajes a Arizona, comenzando con una estancia de tres meses para integrar los paneles del espejo secundario con la estructura del telescopio", dijo. "Es gratificante ser parte de este equipo y haber recogido algunos de los datos que llevaron a esta primera detección".
La visualización de la Nebulosa del Cangrejo, anunciada en la 236ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana, sienta las bases para el uso del SCT en el futuro observatorio Cherenkov Telescope Array. Programado para ser completado en 2026, el observatorio, con su configuración de 120 telescopios de diferentes tamaños repartidos entre Chile y las Islas Canarias en España, detectará fuentes de rayos gamma 100 veces más rápido que los instrumentos actuales.
"El éxito del prototipo SCT crea una oportunidad para que el Cherenkov Telescope Array aborde y, con suerte, responda algunas de las mayores preguntas de la astronomía: ¿Qué es la materia oscura? ¿Cómo se crean los rayos cósmicos más energéticos?" Humensky dijo.
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