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  • Enero 2018Nº 496
Apuntes

Astronomía

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Multimensajeros cósmicos

La capacidad de ver, «oír» e incluso «degustar» sucesos astronómicos extremos promete convertirse en el próximo gran avance en astronomía.

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Con un resplandor en el cielo, el pasado 17 de agosto nacía una nueva era en astronomía. Aquel día el telescopio espacial Fermi detectó un estallido de rayos gamma originado por el choque y posterior fusión de dos estrellas de neutrones, objetos extraordinariamente densos que se forman tras la explosión de algunas estrellas muy masivas. Sin embargo, la radiación gamma no fue lo único que observaron los astrónomos. Con pocos segundos de diferencia, las perturbaciones del espaciotiempo generadas por el mismo fenómeno habían llegado a los interferómetros LIGO, en EE.UU., y Virgo, en Italia, como si de un trueno y un relámpago se tratase.

Tales perturbaciones reciben el nombre de ondas gravitacionales y, metafóricamente, puede decirse que registrarlas se parece más a «oír» que a ver el suceso. A partir de las propiedades de la señal, los astrónomos determinaron que la fuente se encontraba a unos 130 millones de años luz de la Tierra. Poco después de la detección, miles de científicos en distintas partes del mundo se coordinaron para estudiar las secuelas del fenómeno a lo largo de todo el espectro electromagnético, desde la radiación gamma hasta las ondas de radio, pasando por los rayos X, el ultravioleta, el visible
y el infrarrojo.

Los resultados merecieron la pena. Las observaciones revelaron que el cataclismo había generado elementos más pesados que el hierro, lo que confirmaba la teoría de que las colisiones de estrellas de neutrones son una fuente cósmica de oro y otros materiales preciosos. A medida que se detecten y estudien más de estas fusiones, su censo colectivo podría servir para entender mejor la física de estos objetos, cadáveres estelares del tamaño de una ciudad pero casi tan densos como un agujero negro. Además, la intensidad de la señal gravitatoria permite determinar la distancia a la fuente, lo que, combinado con las observaciones electromagnéticas, hace posible obtener una estimación independiente de la tasa de expansión del universo. A la postre, ello podría servir para desentrañar la naturaleza de la energía oscura, el misterioso agente que, según se cree, causa que el universo se expanda a una velocidad cada vez mayor.

Con todo, la recompensa científica pudo haber sido aún más cuantiosa. El observatorio IceCube, en la Antártida, intentó detectar los neutrinos que debieron generarse en la colisión, si bien no halló ninguno. Lo más probable es que fuesen emitidos en un haz que no pasó por la Tierra, explica Francis Halzen, científico principal de IceCube. Si detectar luz y ondas gravitacionales puede compararse a ver y oír el fenómeno, registrar los neutrinos emitidos habría sido como «degustarlo».

Los expertos llaman «astronomía de multimensajeros» a este tipo de observaciones múltiples en las que la señal puede estar compuesta por radiación electromagnética, ondas gravitacionales o partículas subatómicas. Esto ya ocurrió en 1987, cuando los astrónomos detectaron la luz y los neutrinos emitidos por una explosión de supernova acontecida en una de las pequeñas galaxias satélite de la Vía Láctea. Sin embargo, solo ahora han podido registrarse las ondas gravitacionales asociadas, algo posible gracias a los interferómetros LIGO y Virgo. La astronomía de multimensajeros constituye en muchos sentidos uno de los sueños más fabulosos de los investigadores, aunque obligará a vérselas con una descomunal cantidad de datos procedentes de observatorios dispares.

«Hemos de repensar cómo nos enfrentamos a esto porque puede que pronto veamos un suceso como esta fusión de estrellas de neutrones una vez al mes o incluso a la semana», asegura Vicky Kalogera, astrónoma de la Universidad de Noroeste de EE.UU. y miembro destacada de la colaboración LIGO. «Este invadió la vida de la gente. Todos lo dejamos todo, les dijimos a nuestras familias e hijos que no volverían a vernos hasta que se anunciaran los resultados.» Es posible que las fusiones empiecen a aparecer con tanta frecuencia, añade Kalogera, que la mayoría no se estudiarán con tanto detalle.

IceCube ya ha puesto en marcha otra campaña mundial de seguimiento con multimensajeros, esta vez para estudiar el origen de un neutrino de alta energía detectado el pasado 22 de septiembre. Los primeros resultados sugieren que la partícula provenía del disco de acreción de un agujero negro supermasivo situado en el centro de una galaxia a más de mil millones de años luz de distancia. Para Halzen, ello tal vez indique que estos «núcleos galácticos activos» constituyan la fuente más probable de la mayoría de los rayos cósmicos y neutrinos de alta energía que surcan el universo. «Puede que estemos en la recta final para descubrir el origen de los rayos cósmicos, que han sido un misterio para la astronomía desde hace más de un siglo», apunta el investigador.

Ya hay varios telescopios dedicados a la investigación de las alertas emitidas por LIGO, Virgo y IceCube. Sin embargo, su potencial se quedará pequeño en comparación con el del futuro Gran Telescopio para Rastreos Sinópticos (LSST), un observatorio con un espejo de 8,4 metros de diámetro que en 2022 comenzará un sondeo de diez años. El instrumento, que cartografiará toda la bóveda celeste cada pocos días desde su atalaya en una cumbre chilena, podría llegar a ser clave en el rastreo óptico de los sucesos detectados por LIGO, Virgo o IceCube. Aunque «no si aparecen diez cada noche. ¡Eso arruinaría nuestro sondeo!», exclama Tony Tyson, científico jefe del LSST. Establecer con precisión la fuente electromagnética de una onda gravitatoria o de una señal de neutrinos requerirá horas de tiempo de observación y la criba de teraoctetos de datos en bruto, explica el investigador.

La mayoría de los astrónomos, sin embargo, coincide en que lo que promete este campo excede con mucho los inconvenientes. «Muy raras veces se alcanza una frontera de este tipo en astronomía», afirma Abraham Loeb, astrofísico de Harvard que ha trabajado durante largo tiempo en métodos de multimensajeros. «Casi parece que la naturaleza ha sido demasiado amable con nosotros.»

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