UAH: Space Plasmas & Astroparticle Group

Experiencia científica y técnica del grupo:

La experiencia de este grupo se centra en el estudio de la Radiación Cósmica a baja energía (misión espacial SOHO), ultra-alta energía (experimento Pierre Auger) y extremadamente alta energía (misión espacial JEM-EUSO), cubriendo tanto experimentos terrestres como misiones espaciales.

1. 1989-1994: Radiación cósmica de alta energía (VHECR) en el experimento HEGRA, localizado en el “Roque de los Muchachos” en la isla de La Palma (Islas Canarias) donde la coordinadora del grupo, Mª Dolores Rodríguez Frías, terminó su Tesis Doctoral en 1994 en la Universidad Complutense de Madrid. Esta fue la primera tesis defendida en España en Radiación Cósmica de ultra-alta energía.

2. 1995-2003: Radiación cósmica de baja energía (LECR) en la colaboración CEPAP/COSTEP del satélite SOHO (ESA/NASA) desde su lanzamiento en diciembre de 1995. Este grupo tuvo una gran implicación en el procesamiento y análisis de datos científicos del detector EPHIN a bordo de CEPAC/SOHO. En 2003 Raúl Gómez-Herrero terminó su Tesis Doctoral “Partículas energéticas en la Heliosfera interna (1996-2000). Respuesta instrumental y observaciones del sensor EPHIN embarcado en el observatorio solar y heliosférico SOHO (ESA-NASA)” codirigida por los Drs. Luis del Peral & MD. Rodríguez Frías. Fue la primera tesis doctoral con datos del detector EPHIN y obtuvo el Premio Extraordinario de doctorado en la Universidad de Alcalá. El grupo ha contribuido también a estudios teóricos en este campo de la radiación cósmica a baja energía. Han realizado estudios del espectro de energía y las secciones eficaces utilizando el método WKBJ en colaboración con el Prof. J. Pérez-Peraza, Prof. J. Valdés-Galicia y el Prof L. Miroshnichenko. En este marco el grupo ha desarrollado un modelo (ESCAPE) de los estados de carga para estudiar la evolución de los estados de carga iónicos en sucesos impulsivos solares que consideran el mecanismo de aceleración estocástico Fermi II.

3. Desde 2003 Radiación cósmica de ultra-alta enegía (UHECR): el grupo de Espacio y Astropartículas de la Universidad de Alcalá participa en la colaboración internacional Pierre Auger Observatory (PAO, www.auger.org), el detector terrestre más potente para observar radiación cósmica de ultra-alta energía. PAO es un detector híbrido que utiliza dos técnicas independientes, esencialmente la radiación de Fluorescencia y la radiación Cherenkov. En noviembre de 2007, la colaboración internacional Pierre Auger publicó en la revista Science (Pierre Auger Collaboration, Science,2318, 939-943, 2007) la correlación de UHECR con AGNs cercanos y así estableció las bases para abrir la Astronomía de partículas a las energías más extremas. En junio de 2008, Maria Monasor defendió su Tesis Doctoral “Energy Calibration of the Pierre Auger Observatory. Measurement of the spectrum of Ultra-High Energy Cosmic Rays” dirigida por M. D. Rodríguez Frias y F. Arqueros en la Universidad de Alcalá. Fue la primera tesis doctoral de Auger defendida en Madrid y obtuvo la mención de Doctorado Europeo. La principal contribución del grupo, aunque no la única, se centra en estudios de anisotropías, composición química y la determinación del espectro de energía de la radiación cósmica a estas energías. Además el Dr. del Peral, PI del proyecto Pierre Auger en la UAH es el responsable (task leader) del sistema de alimentación de la extensión de Auger conocida como AMIGA. También están fuertemente involucrados en tecnología GRID, donde el grupo ha firmado un convenio de colaboración con el Centro de Supercomputación CETA-CIEMAT (Cáceres) para todo el cálculo computacional que llevan a cabo. También son miembros de la red e-Ciencia de Supercomputación desde 2008.

4. Desde 2007 Radiación Cosmica de extremadamente alta energía (EHECR). A finales de 2007 el Vicerrector de la Universidad de Alcalá y la coordinadora del Grupo de Espacio y Astropartículas de la UAH han firmado un “Memorandum of Understanding” (MOU) con el instituto RIKEN de Japón que es el representante de toda la colaboración internacional JEM-EUSO (Extreme Universe Space Observatory on Japanese Experiment Module) para participar en esta misión espacial, un proyecto de la Agencia Espacial Japonesa (JAXA) en colaboración con NASA y Roscosmos. El 24 de octubre de 2008 el PI de la colaboración internacional JEM-EUSO, Prof. Toshikazu Ebisuzaki, visitó la Universidad de Alcalá y se acordó la contribución española a la misión que consiste en la cámara infrarroja para el monitoreo atmósférico, lo que permitirá calibrar el telescopio.

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El observatorio espacial del Universo extremo en el módulo japonés no presurizado (JEM-EUSO) de la Estación Espacial Internacional (ISS) es la primera misión a nivel mundial en el campo de la radiación cósmica de ultra-alta energía (UHECR). JEM-EUSO supondrá un gran avance para la detección desde el Espacio del Universo extremo a las más altas energías hasta ahora nunca detectadas por el ser humano con los actuales experimentos emplazados en tierra.

Entre los objetivos científicos de JEM-EUSO se incluyen: la detección de rayos cósmicos y gamma de ultra-alta energía y de neutrinos para desvelar su origen, desconocido desde su descubrimiento en 1912, hace ahora 100 años; el estudio de campos magnéticos galácticos y extragalácticos; nueva Física fundamental con diversos tests de los efectos de la relatividad y la gravedad cuántica, así cómo de materia oscura, que conforma, junto con la energía oscura, más de un 90 % de la materia total del Universo. En paralelo, durante toda la vida de la misión, JEM-EUSO sistemáticamente hará un barrido de los fenómenos atmosféricos sobre la superficie terrestre al monitorear más de 1 Tera tonelada de atmósfera terrestre en cada vuelta de la Estación Espacial Internacional.

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JEM-EUSO es una misión internacional, liderada por el Prof. Toshikasu Ebisuzaki del Instituto RIKEN/JAXA (Tokyo, Japón) que incluye la participación de otras 21 entidades japonesas y en la que participan también investigadores de 13 paises de Asia, Europa y América.

La contribución española es un esfuerzo coordinado del Grupo de Espacio y Astropartículas de la UAH, IAC, INTA y la UC3M. Tiene a su cargo el desarrollo de la cámara infrarroja IRCAM para JEM-EUSO. IRCAM es una cámara cuyo objetivo es obtener imágenes en el infrarrojo térmico (entre 10 y 12 micras) de la atmósfera terrestre en el mismo campo que el telescopio principal y en simultaneo. Esto supone todo un reto tecnológico para las empresas aeroespaciales españolas, ya que será la primera cámara de estas características, construida en España. Gracias a la financiación del MICINN bajo los proyectos AYA2009-06037-E/AYA,AYA-ESP 2010-19082 y los proyectos coordinados AYA-ESP-2011-29489-C03 y AYA-ESP-2012-39115-C03. Estos fondos han permitido a España finalizar el Estudio de Viabilidad en diciembre de 2009, el informe de Fase A en agosto de 2010 y la revisión de los requerimientos científicos de la cámara (SRR) que ha sido entregado a RIKEN/JAXA en diciembre de 2011. El próximo hito de la misión es la preparación del modelo “Bread-board”(BBM) y la revisión del diseño preliminar (PDR) de la cámara infrarroja, responsabilidad de España. La PDR será entregada a RIKEN/JAXA a finales de 2013 para cumplir con el calendario de la colaboración internacional JEM-EUSO.

http://spas.uah.es


Coordinador: Dr. M. D. Rodríguez Frías.