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11/10/2022

Un nuevo instrumento para mejorar el estudio de los rayos gamma del Universo

Il·lustració telescopis i LIDAR, funcionament

Científicos del Departamento de Física de la UAB y del CERES han desarrollado un nuevo concepto de LIDAR (Light Detection and Ranging) que permite medir con más precisión la distancia a la que se encuentran diferentes componentes de la atmósfera. La nueva herramienta puede mejorar así el estudio de los rayos gamma del Universo mediante los telescopios MAGIC desde el Observatorio del Roque de los Muchachos.

Un grupo de quince investigadores de la colaboración MAGIC, liderados por el profesor agregado de la UAB Markus Gaug, y con participación del profesor titular Lluís Font, ambos miembros del Departamento de Física y de CERES (Centro de Estudios e Investigación Espaciales), ha publicado recientemente, en la prestigiosa revista Monthly Notices of the Royal Academic Society, los resultados de un estudio de siete años de datos sobre los aerosoles, nubes y cielo nocturno en el Observatorio del Roque de los Muchachos, situado en la isla canaria de La Palma. La mayor parte de estos datos han sido obtenidos con el LIDAR de la colaboración MAGIC, un conjunto de dos telescopios para la observación de rayos gamma procedentes del universo.

LIDAR (Light Detection and Ranging) es un instrumento que permite determinar las distancias a las que se encuentran diferentes componentes de la atmósfera. Dirigiendo un láser pulsado a la atmósfera y a partir de la medida del tiempo que la luz reflejada tarda en volver al LIDAR se puede establecer la distancia a la que ha tenido lugar la reflexión. En astronomía se utiliza para caracterizar las nubes y la atmósfera por encima de los telescopios. Para los telescopios de rayos gamma, como los MAGIC, la atmósfera actúa como un medio en el que nuevas partículas producidas por los rayos gamma pierden su energía y producen luz Cherenkov que los telescopios capturan. Con el uso del LIDAR los astrónomos de la colaboración MAGIC son capaces de corregir y ajustar sus datos teniendo en cuenta cómo las diferentes condiciones atmosféricas afectan a la transmisión de la luz Cherenkov en su camino hacia el telescopios.

El artículo publicado presenta un nuevo concepto de LIDAR, basado en un láser montado biaxialmente y un telescopio con lectura HPD (Hybrid Photon Detector), combinado con una rápida digitalización de la señal y análisis de pulsos por software. Por primera vez, el LIDAR ha podido ser calibrado de forma absoluta, con una precisión mejorada del 4%, un hito hasta ahora nunca alcanzado.

Todas estas innovaciones en su conjunto han permitido determinar las profundidades ópticas de los aerosoles con una precisión excelente de sólo 0.02. Por primera vez, se ha establecido una climatología de aerosoles y nubes en 3D. Por último, la luz de fondo del cielo nocturno también se ha caracterizado utilizando el fondo de fotones recibidos por el LIDAR.

Web de la colaboración MAGIC: https://magic.mpp.mpg.de

Markus Gaug i Lluís Font Guiteras

Departamento de Física
Universitat Autònoma de Barcelona

Referencias

Christian Fruck, Markus Gaug, et al. haracterizing the aerosol atmosphere above the Observatorio del Roque de los Muchachos by analysing seven years of data taken with an GaAsP HPD-readout, absolutely calibrated elastic LIDAR. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2022). https://doi.org/10.1093/mnras/stac1563

 
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