Un nou instrument per millorar l'estudi dels raigs gamma de l'Univers
Científics del Departament de Física de la UAB i del CERES han desenvolupat un nou concepte de LIDAR (Light Detection and Ranging) que permet mesurar amb més precisió la distància a la qual es troben diferents components de l'atmosfera. La nova eina pot millorar així l'estudi dels raigs gamma de l'Univers mitjançant els telescopis MAGIC des de l'Observatori del Roque de los Muchachos.
Un grup de quinze investigadors de la col·laboració MAGIC, liderats pel professor agregat de la UAB Markus Gaug, i amb participació del professor titular Lluís Font, ambdós membres del Departament de Física i de CERES (Centre d'Estudis i Recerca Espacials), ha publicat recentment a la prestigiosa revista Monthly Notices of the Royal Academic Society els resultats d'un estudi de set anys de dades sobre els aerosols, núvols i cel nocturn a l'Observatori del Roque de los Muchachos, situat a l'illa canària de La Palma. La major part d'aquestes dades han estat obtingues amb el LIDAR de la col·laboració MAGIC, un conjunt de dos telescopis per a l'observació de raigs gamma provenint de l'univers.
El LIDAR (Light Detection and Ranging) és un instrument que permet determinar les distàncies a les que es troben diferents components de l'atmosfera. Dirigint un làser polsat a l'atmosfera i a partir de la mesura del temps que la llum reflectida triga en tornar al LIDAR podem establir la distància a la que ha tingut lloc la reflexió. En astronomia l'utilitzem per caracteritzar els núvols i l'atmosfera sobre els telescopis. Per als telescopis de raigs gamma, tal com els MAGIC, l'atmosfera actua com un medi en el qual noves partícules produïdes pels raigs gamma perden la seva energia i produeixen llum Txerenkov que els telescopis capturen. Amb l'ús del LIDAR els astronoms de la col·laboració MAGIC són capaços de corregir i ajustar les seves dades tenint en compte com les diferents condicions atmosfèriques afecten a la transmissió de la llum Txerenkov en el seu camí cap al telescopis.
L'article presenta un nou concepte de LIDAR, basat en un làser muntat biaxialment i un telescopi amb lectura HPD (Hybrid Photon Detector), combinat amb una digitalització ràpida del senyal i anàlisi de polsos per software. Per primera vegada, el LIDAR va poder ser calibrat de manera absoluta, amb una precisió millor del 4%, una fita fins ara mai assolida. Totes aquestes innovacions en conjunt han permès determinar les profunditats òptiques dels aerosols amb una precisió excel·lent de només 0,02. Per primera vegada, s'ha establert una climatologia d'aerosols i núvols en 3D. Finalment, la llum de fons del cel nocturn també s'ha caracteritzat utilitzant el fons de fotons rebuts pel LIDAR.
Web de la col·laboració MAGIC: https://magic.mpp.mpg.de
Departament de Física
Universitat Autònoma de Barcelona
Referències
Christian Fruck, Markus Gaug, et al. Characterizing 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
