La Red HAWC
La Red HAWC de Investigación en Astrofísica, Astropartículas y la Heliósfera es una de las Redes Temáticas del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT). Actualmente cuenta con el apoyo del Proyecto CONACYT 295322.
Antecedentes de la red
HAWC es un observatorio de rayos cósmicos y rayos gamma altamente competitivo instalado en México, dentro del Parque Nacional Pico de Orizaba, y por tanto con la participación protagonista de una comunidad científica mexicana. HAWC se distingue a nivel mundial por su capacidad única de monitorear dos tercios del cielo con la profundidad suficiente para detectar la emisión de rayos gamma con energías de TeV provenientes de la Nebulosa del Cangrejo cada día sideral. Construido en base a la experiencia de MILAGRO, el primer observatorio Cherenkov de agua capaz de discriminar eficientemente cascadas atmosféricas producidas por rayos gamma de las originadas por rayos cósmicos, y así detectar claramente fuentes celestes de fotones de muy altas energías, HAWC se beneficia de un diseño optimizado y un sitio de gran altitud. Después de un año y medio de operación parcial con un tercio del arreglo en funcionamiento, HAWC entró en operación al 100% el 20 de marzo de 2015. Además de confirmar con mucho mayor alcance los resultados principales de MILAGRO, como las detecciones de la Nebulosa del Cangrejo y del blazar Mrk 421, y la anisotropía en la distribución de los rayos cósmicos, en dos años de operación con el arreglo completo HAWC ha detectado de manera clara unas 40 fuentes en el Plano Galáctico, varias de ellas por vez primera; ha elaborado curvas de luz continuas del Cangrejo, Mrk 421 y Mrk 501; reportado ráfagas de estas galaxias activas; y dado seguimiento a eventos episódicos en otras bandas del espectro electromagnético o de neutrinos y ondas gravitacionales. A la fecha, HAWC ha explorado dos terceras partes del cielo con una profundidad de 1/20 del flujo de la Nebulosa del Cangrejo, siendo el único detector con esta capacidad a nivel mundial.
La Red HAWC tiene como antecedente la visita a México que realizaron representantes de la colaboración MILAGRO en enero de 2006 para proponer la instalación de un detector de rayos gamma de tipo Cherenkov de agua. Tres meses después varios de los aquí proponentes se reunieron en el Taller de Astrofísica de Altas Energías llevado a cabo en las instalaciones del INAOE en Tonantzintla, en el cual acordamos unir esfuerzos para lograr la instalación en nuestro país de este observatorio de rayos gamma, en respuesta a la propuesta planteada por los colegas de la colaboración MILAGRO. Entre las especificaciones originales de la propuesta destacó el contar con una ubicación por encima de 4000 metros, en contraste con los 2600 metros del sitio de MILAGRO. El grupo estadounidense consideró sitios en México, China y Bolivia, optando finalmente por el volcán Sierra Negra, en el marco de la conferencia internacional de rayos cósmicos realizada en Mérida en julio de 2007. El grupo mexicano presentó un estudio mostrando la factibilidad de instalar HAWC en Sierra Negra, aprovechando la infraestructura del Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano. La disponibilidad de un sitio con infraestructura física ya desarrollada, junto con la presencia e interés de grupos académicos capaces y unidos en nuestro país, dieron lugar al acuerdo de instalar HAWC en México. Con la aprobación de los permisos ambientales en 2009, fue posible la gestión del financiamiento que se obtuvo en México en 2010 y en Estados Unidos a principios de 2011. Ese mismo año inició el desarrollo de HAWC, el cual culminó con la inauguración formal del observatorio en marzo de 2015, cuando HAWC entró en la fase de operación plena con sus trescientos detectores ya instalados y funcionando.
HAWC ha cumplido su tercer año de operación científica plena. En 2017 se publicaron resultados importantes como la medición de la Nebulosa del Cangrejo, que permite caracterizar el desempeño del detector; el catálogo de fuentes detectadas en el primer año de datos al 100%; los estudios de las galaxias Markarian 421 y 501; y las primeras búsquedas de materia oscura, entre otras investigaciones. La colaboración HAWC dio seguimiento a la detección de ondas gravitacionales originadas por la fusión de dos estrellas de neutrones (Abbott et al. 2017) y a la detección de un neutrino coincidente con la galaxia activa QSO J0509+0541. Dado el reconocimiento del potencial del observatorio, que ha mantenido su operación más del 95% del tiempo, es particularmente importante asegurar que los grupos mexicanos tengan una participación protagonista no sólo en la operación y mejoras del observatorio, sino también en los aspectos académicos ligados a su explotación científica.
HAWC fue uno de los proyectos con los que nació la Red de Física de Altas Energías (RedFAE) en 2007. Existe un potencial de colaboración natural entre la Red HAWC no sólo con la RedFAE, sino también con la Red de Gravitación y Hoyos Negros, y la Red ALICE-LHC.
Objetivos de la red
Podemos enumerar los objetivos principales de la Red HAWC:
- Un primer objetivo de la Red HAWC es apoyar la operación y mantenimiento de HAWC. Notamos que la operación y mantenimiento en sitio está bajo la responsabilidad del INAOE, sujeto de apoyo, que en la práctica eroga recursos complementarios. Adicionalmente personal de la UNAM está involucrado en la operación y en el transporte físico de los datos al centro de datos de HAWC ubicado en el ICN-UNAM. Finalmente, personal de otras instituciones, como la BUAP, la UAEH y la UdG apoya en la medida de sus recursos las labores de sitio. Un indicador relevante es la fracción de tiempo de operación del observatorio, medida por el porcentaje del tiempo de toma de datos sobre el tiempo total. Un segundo indicator será la cantidad de datos generados, medida en terabytes.
- Apoyar la expansión del observatorio HAWC mediante la instalación del arreglo periférico u outrigger es uno de los objetivos de la Red. Participa el personal del INAOE apoyado, en particular en las tareas de cableado, por la UdG y los grupos de Hidalgo. Al escribir esta propuesta se han colocado todos los tanques outrigger, y un 20% han sido instrumentados y en etapa de pruebas. Un objetivo importante es la puesta en operación de los 350 detectores periféricos. Para evaluar el avance definimos como indicador el número de detectores outrigger operando al término del apoyo 2018, con la meta de tener los 350 en operación.
- Un objetivo ligado con el anterior es la familiarización de investigadores y estudiantes con el funcionamiento del observatorio, el cual se da durante visitas de trabajo de campo ligadas a la operación mantenimiento y expansión del observatorio. El indicador propuesto es la cuantificación del número de investigadores de la Red que acuden al sitio durante el periodo del proyecto. Un segundo indicador es el número de estudiantes en sitio.
- Una participación activa en la explotación científica del observatorio, uno de los objetivos primarios de la Red HAWC, debe reflejarse en una presencia en las reuniones que la colaboración HAWC sostendrá en Penn State University y en Heidelberg en este año. Dos indicadores son el número de miembros de la red cada una de estos reuniones y el número de trabajos presentados.
- Como resultado de la actividad científica dentro de HAWC, la Red debe tener una presencia importante en foros académicos nacionales, tomando como uno de los objetivos el Congreso Nacional de Física que en 2018 se realizará en Puebla. Los indicadores correspondientes son el número de miembros y de presentaciones de HAWC en el CNF.
- La generación del conocimiento es el objetivo central del observatorio HAWC, y por tanto de la Red. Este se cuantifica con el número de artículos de HAWC en revistas refereadas.
- La formación de recursos humanos de alto nivel es un producto indispensable de la actividad académica. Evaluaremos el impacto de la Red cuantificando el número de tesis de postgrado en desarrollo dentro de la misma, y el número de tesis concluidas en 2018.
- Un objetivo mandatorio es la participación en la próxima reunión de redes temáticas de CONACYT, como se ha hecho en otros años. Dado el presupuesto hemos favorecido estos objetivos sobre la participación en congresos internacionales. También hemos tenido que descartar estancias debido a su costo. Es importante resaltar que los valores base de los indicadores mostrados en la tabla anexa a este documento presuponen la plena disponibilidad de los recursos solicitados.
Directorio
El directorio de la Red HAWC está contenido en este archivo excel.
