HAWCHAWCObservatorio de rayos

gamma en México

Alberto Carramiñana

por la colaboración HAWC

Congreso Red FAE

Taxco, 5 marzo 2009

HAWC @ México

• Milagro: el primer observatorio de rayos gamma de tipo Cherenkov de agua

• HAWC: concepto, diseño

• Altamente sinérgico

• Viabilidad

• Colaboración activa

• Impacto

GeV TeV

COMPTEL

MeV

EGRET

Fermi -ray ST

Cherenkov atmosférico

Cherenkov de agua

Satélites Tierra

Detectores superficie (RC)

La banda gamma

OSO-3, SAS-2, COS-B

PeV

Límite por opacidadde pares con CMB

Radiación altamente no térmicaProducción vía aceleración de partículas

Milagro -ray Observatory• Primer detector Cherenkov de agua:

– estanque de 50m 80m 8m con 723 PMTs rodeado de 175 tanques periféricos

– situado en NM a 2650m y lat=36ºN– demostración de la técnica Cherenkov de agua– resultados científicos– extrapolación a HAWC

• Detector de rayos gamma (y cósmicos)– rango de energías de TeV– campo de visión instantáneo de 2 sr (20% del cielo)– Funcionamiento continuo (eficiencia > 95%)

• Mapeo del cielo, monitoreo de fuentes transitorias, estudio de fuentes individuales

Operacional 1999 a 2008

Media bóveda celeste vista en rayos de TeV

E. Ona-Wilhelmi, et al., ICRC 2007

0FGL J2229.0+6114

0FGL J1911.0+0905

0FGL J1907.5+0702

0FGL J1900.0+0356

0FGL J1855.9+0126

IC 443

Geminga

Crab

Mrk 421

Cygnus

MGRO J1908+06

El cielo de Milagro

El fondo de Milagro

¿Un acelerador local?¿El campo magnético en la vecindad solar?

High Altitude Water Cherenkov• Mayor altura, mayores

dimensiones, diseño óptimo mejor detector

• Caso científico: – Mapa profundo del cielo– Mapear plano Galáctico– Restos de supernova;

fuentes difusas Galácticas– Blazares (trazadores EBL)– Destellos de rayos – Ráfagas solares– Búsquedas / evidencias de

materia oscura– Rayos cósmicos...

• Requerimientos– Dimensiones:

150m 150m 4.8m– Segmentado: celdas 5m– Por encima de 4000m– 10 años de operación

• HAWC = 15 HAWC = 15 Milagro Milagro

• HAWC @ México:– Sierra Negra (4100m, 19º)– infraestructura – grupos científicos

Mexicanos reconocidos

Citius, Altius, FortiusCitius, Altius, Fortius

La colaboración HAWCHAWC-MX• Instituto Nacional de Astrofísica,

Óptica y Electrónica (INAOE)• UNAM:

– Instituto de Astronomía– Instituto de Física– Instituto de Geofísica– Instituto de Ciencias Nucleares– DGSCA

• Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP)

• Universidad de Guanajuato• CINVESTAV• Universidad Michoacana SNH• Universidad Autónoma de Chiapas• Universidad de Guadalajara

HAWC-US• Maryland University

• Los Alamos National Laboratory

• Penn. State University

• Michigan State University

• U. California, Irvine

• University of Utah

• University of New Hampshire

• University of New Mexico

• NASA/GSFC

• University of Winsconsin

- Centro de Geociencias UNAM - Instituto de Ecología UNAM- Instituto de Ingeniería UNAM- IPN, UAM-I, ...

OMeGa =

HAWC & IceCube• HAWC y IceCube

observarán el mismo cielo en rangos similares de energías.

• Cascadas hadrónicas producen flujos similares de fotones y neutrinos fuentes del catálogo TeV de HAWC serán excelentes candidatos para IceCube.

• Coincidencias espaciales pueden ser determinantes en detectar o verificar fuentes astrofísicas de neutrinos.

Sinergias

• IceCube: neutrinos

• Fermi -ST: la conexión GeV - TeV

• Observatorios Cherenkov atmosféricos (AGIS, ACT)

• Auger: ¿son los AGNs las fuentes de los UHECRs?

• Auger Norte: UHEs?

• Búsquedas de antimateria

• Búsquedas de MO

• Observatorios solares

En México• Consorcio Sierra Negra• Observatorios Astronómicos

Nacionales (OAN, OAGH, RATIR)

• MELTA, LabSubT• ¡Auger Norte (>2011)!

27 UHECRs y 472 AGNs D < 75 Mpc (Auger 2007)

Consorcio Sierra Negra¿Laboratorio Nacional?- astrofísico- rayos cósmicos- solar AE- geofísico

NanoHAWC

(¡¡falta HAWC + !!)

ViabilidadGrupos involucrados• Colaboración Milagro

(incluye IceCube)• Experiencia Mexicana en

Auger, Alice, Acorde, LHC, ... (UNAM, BUAP, UMSNH, IF-UNAM, CINVESTAV)

• Astrofísicos (IA-UNAM + INAOE)

• Solares (IGF-UNAM, INAOE)• Interdisciplinarios: geología,

geohidrología, ecología, ...

Presupuesto (3 años)• 9M USD

(sin considerar > 2M USD infraestructura pre-existente)

• Incluye 2M USD en PMTs• Contamos con 1 M USD =

fondos NSF + UMD + INAOE + UNAM + ...

Equidad requiere > 40 Mp de México

Actividades• 2007-2008:

– organización, páginas, reuniones, solicitudes, diseño, ...

• 2009: – arreglo de ingeniería

(NanoHAWC) – desarrollo de tanques

(acción inicial Red FAE); – extensión de camino, línea

eléctrica, Internet GTM; preparación sitio;

– sistema adquisición agua

• 2010-2011:– instalación tanques; – adquisición agua; – instrumentación arreglo– sistemas DAQ y monitoreo

remoto

• Electrónica suficientemente rápida y barata

• Trabajo a > 4000m• Adquisición de agua• Impacto al medio ambiente• Organizarnos, administrarnos,

... ¿recursos?

y algunos retos...

Impacto

• En ciencia básica: de Astrofísica a Vulcanología (pasando por Multidisciplinaria)

• En formación de recursos humanos: científicos en áreas diversas, técnicos

• En desarrollo de tecnología: vinculación con empresas (RotoMoldeo, alternativas de tanques,..), sistemas de electrónica, DAQ, monitoreo remoto, ....

• Vinculación con Red FAE: MELTA, LabSubT, pulsos ultracortos, Lab. electrónica...

• Vinculación con otras redes: Agua, Medio Ambiente, Tecnologías de la Información, ...

HAWC en breve

• Experimento científico de primera línea• Altamente sinérgico en escalas global,

nacional y local• Viable; presupuesto a medida MX• Colaboración US+MX activa (aún sin

presupuesto)• Potencial de alto impacto en México

Laboratorio Nacional Multidisciplinario

http://www.inaoep.mx/~hawc/http://hawc.umd.edu/