Alberto CarramiñAna Altas Energias

Astrof ísica de altas energías Alberto Carramiñana Alonso Instituto Nacional de Astrof ísica, Óptica y Electrónica Tonantzintla, Puebla RNAA, Monterrey 15 de noviembre de 2008

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Luz y rayos ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Algunos rayos son radiaci ón electromagnética ( l u z ) Otros rayos son haces de part ículas (materia)

Rayos gamma (  ) ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object], +   e + + e -

Los rayos c ósmicos ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Energ ía y prefijos 1 electr ón-volt (eV) = energía que adquiere un electrón sometido a un volt Luz visible: 2 eV  3 eV micro 0.00 001 10 -6  eV Ondas de radio mili 0.001 10 -3 meV Ondas milim étricas 1 10 0 eV Infrarrojo a ultravioleta kilo 1000 10 3 keV Rayos X mega 1000 000 10 6 MeV Rayos  “suaves” giga 1000 000 000 10 9 GeV Rayos  de alta energ ía Rayos cósmicos de baja energía tera 1000 000 000 000 10 12 TeV Rayos  de muy alta energ ía Rayos cósmicos “normales” peta 1000 000 000 000 000 10 15 PeV Rayos c ósmicos de alta energía exa 1000 000 000 000 000 000 10 18 EeV Rayos c ósmicos de muy alta energía

Las cascadas atmosf éricas Pierre Auger (1934): detectores a 100m de distancia registran el arribo casi simult áneo de partículas de alta energía

Rayos c ósmicos Las part ículas más energéticas del universo: hasta 300 EeV * Energ ía Energ ía Flujo 10 9 eV 1 000 000 000 1 GeV 30 / m 2 segundo 10 12 eV 1 000 000 000 000 1 TeV 1 / m 2 hora 10 15 eV 1 000,000 000,000 000 1 PeV 5 / m 2 año 10 18 eV 1,000 000,000 000,000 000 1 EeV 50 / km 2 año 10 20 eV 100,000 000,000 000,000 000 100 EeV 2 / km 2 siglo

Observatorio Pierre Auger Para medir una part ícula por km 2 por siglo... ¡¡3000 km 2 !!

¿Origen de los rayos c ósmicos? ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

3 K 3000 K 10 8 K T érmico  eV meV eV keV MeV GeV TeV PeV neV radio IR UV rayos X visible rayos  mm m  m nm mm THz GHz MHz

Compton  -ray Observatory Abril 1991 Junio 2000 Uno de los “grandes observatorios” espaciales de la NASA

El tercer cat álogo de EGRET Radio cuasares y objetos Bl Lac Fuentes EGRET no identificadas Pulsares LMC R áfaga solar 271 fuentes celestes de rayos 

Pulsares ,[object Object],[object Object],0329 Vela Cangrejo Las estrellas de neutrones tienen m á s masa que el Sol en un di ámetro de 20 km (1,000,000,000 toneladas/cm 3 ! ) Haz de radiaci ón Haz de radiaci ón Campo magn ético Chorros de plasma Estrella de neutrones Eje de rotaci ón

¡Una estrella mucho m ás pequeña que la Tierra!

Cuasares ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

3C 273: el primer cuas á r. Magnitud 13. Corrimiento al rojo z=0.158  2200 millones de años luz http://astro.neutral.org/imagehtml/20050408_3c273.html

3C 296 El estudio en el óptico de “ radio estrellas” descubiertas en los 1960s estableció que se tratá de objetos muy lejanos y extremadamente luminosos

20 horas-luz Jet de materia expulsada a 0.98c (294000 km/s) Hoyo negro de 1,000,000,000 masas solares Disco de acreci ón materia girando a casi 0.4c

Destellos de rayos gamma Gamma-Ray Bursts (GRBs)

Modelos de GRBs Hipernovas Se requiere producir una “bola de fuego” relativista La energ ía de una supernova (10 44 Joules) se canaliza en un haz delgado de material moviéndose a 0.999c Durante un par de segundos aparecen como 10 19 soles para un observador en la dirección del haz

Se espera que descubra miles de fuentes de rayos  con energ ías de algunos GeV

La atm ó sf era como detector ,[object Object],[object Object],150 metros Part ículas cargadas de alta energ ía emiten radiación Cherenkov en el aire (o en el agua)

La luz Cherenkov ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Telescopios Cherenkov atmosf éricos ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Whipple @ Mt Hopkins

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Nuevos Telescopios Cherenkov atmosf éricos (2003) CTA + AGIS: arreglos masivos de telescopios Cherenkov

Detectores Cherenkov de agua ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],D. Berley, 5 E. Blaufuss 5 , D.G. Coyne, 3 T. DeYoung, 3,5 B.L. Dingus, 6 R.W. Ellsworth, 7 J.A. Goodman 5 , C.P. Lansdell, 5 J.T. Linnemann, 9 J.E. McEnery, 1,10 A.I. Mincer, 8 M.F. Morales, 3,11 P. Nemethy, 8 D. Noyes, 5 J.M. Ryan, 12 F.W. Samuelson, 6 P.M. Saz Parkinson, 3 A. Shoup, 13 G. Sinnis, 6 A.J. Smith, 5 G.W. Sullivan, 5 D.A. Williams, 3 X.W. Xu 6 and G.B. Yodh 13 MILAGRO: detector Cherenkov de agua de 50m  80 m a 2850m de altura

Milagro ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],8 meters e   80 meters 50 meters

MILAGRO por dentro En operaci ón desde 1999 hasta 2008

Crab Nebula Mrk 421 Cygnus Region

Mrk 421 7 años de datos: Jul 2000 - May 2007 Previo a discriminaci ón gamma/hadr ó n Promediando sobre 64 d ías Flujo promedio es 67% del Crab Milagro - Events/day ASM Flux cts/s MJD - 50000 May-Jul 2005 Exceso 5  durante fase baja en rayos X Smith et al. ICRC 2007 1/1/2000 1/1/2001 1/1/2002 1/1/2003 1/1/2004 1/1/2005 1/1/2006 1/1/2007

HAWC High Altitude Water Cherenkov ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Re-uso de fototubos y electr ónica de Milagro HAWC 900 tanques por encima de 4000m 5m di ámetro  4.3m profundidad 150m x 150m

1 km Camino, electricidad e Internet del GTM GTM El sitio de HAWC

La colaboraci ón HAWC ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],+ Universit a di Torino, Italia + IAFE & Balseiro Bariloche, Argentina

Simulaci ón de HAWC Gammas Protons C = 12.0 C = 16.3 C = 7.5 C = 9.7 C = 0.6 C = 0.6 C = 3.2 C = 1.6 http://umdgrb.umd.edu/hawc/ghsep.php

Mapeo Dos tercios de la b ó veda celeste

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