Los astrof¨ªsicos que quieren desvelar el mayor misterio de nuestra galaxia

Un mes antes de morir tiroteado en su coche oficial, en octubre de 1963, el presidente de Estados Unidos John F. Kennedy aprob¨® el lanzamiento de sat¨¦lites para alertar del mayor desastre imaginable: la explosi¨®n de bombas at¨®micas. En 1967, este programa vig¨ªa llamado Vela detect¨® misteriosos estallidos que no llegaban de la Tierra, sino del espacio exterior. El asunto qued¨® guardado en un caj¨®n hasta que, a?os despu¨¦s, se supo que aquellas se?ales eran el tipo de radiaci¨®n m¨¢s potente del universo, que posiblemente llegaba desde fuera de nuestra galaxia. Sin que nadie lo hubiese planeado, se hab¨ªa inaugurado una nueva forma de observar el universo: la astronom¨ªa de rayos gamma.

Invisibles al ojo humano, los rayos gamma son ubicuos y permiten estudiar los fen¨®menos m¨¢s violentos del cosmos. ¡°En un breve instante, los estallidos de rayos gamma liberan m¨¢s energ¨ªa que todas las estrellas del universo juntas¡±, resume Peter Michelson, astrof¨ªsico de la Universidad de Stanford (EE UU) y padre intelectual del telescopio de rayos gamma Fermi. Este observatorio espacial fue lanzado en 2008 por la NASA para continuar de una forma m¨¢s cient¨ªfica la labor de vigilancia que iniciaron los sat¨¦lites de la Guerra Fr¨ªa. En cuesti¨®n de horas, el equipo de m¨¢s de 400 cient¨ªficos de 17 pa¨ªses asociados a este telescopio pueden detectar una nueva fuente de rayos gamma, localizar su origen y alertar a otros telescopios espaciales y terrestres para que la observen. Por primera vez, los responsables del principal instrumento cient¨ªfico a bordo del Fermi se han reunido en Espa?a para discutir sus nuevos objetivos, entre ellos entender un tercio de todas las se?ales, que tienen un origen desconocido.

Los estallidos cortos de rayos gamma duran fracciones de segundo. Se producen justo en el instante en que chocan dos estrellas de neutrones, objetos tan densos y compactos que una sola cucharadita pesa mil millones de toneladas. Los estallidos largos, de unos pocos minutos a lo sumo, suceden cuando una estrella unas 30 veces m¨¢s grande que el Sol llega al final de su vida y explota formando una supernova. Las capas externas salen despedidas mientras su n¨²cleo se derrumba sobre s¨ª mismo. La fuerza de gravedad es tan fuerte que se forma un punto de densidad infinita: un agujero negro. ¡°Si adem¨¢s el agujero gira sobre s¨ª mismo, lo que sucede casi siempre, surge un chorro de rayos gamma tan potente como el que produce una galaxia entera¡±, resume Michelson. Ninguna bomba at¨®mica ser¨ªa capaz de producir ni de lejos una energ¨ªa semejante.

La astrof¨ªsica irlandesa Deirdre Horan, miembro del equipo cient¨ªfico del Fermi, explica: ¡°Los rayos gamma tambi¨¦n son uno de los tipos de radiaci¨®n que fluct¨²a m¨¢s r¨¢pido y de forma m¨¢s dram¨¢tica; hasta el punto que algunas fuentes convierten el cielo en una discoteca¡±. ¡°Es fascinante c¨®mo la naturaleza puede producir algo as¨ª¡±, resalta. La investigadora se refiere a los p¨²lsares, estrellas de neutrones en rotaci¨®n que emiten destellos peri¨®dicos con tal exactitud que pueden usarse como cron¨®metros para medir con alt¨ªsima precisi¨®n otros fen¨®menos, como la radiaci¨®n producida por el Big Bang, hace 13.700 millones de a?os.

El Fermi vigila las 24 horas, todos los d¨ªas de la semana. Desde su ¨®rbita, a m¨¢s de 500 kil¨®metros de la superficie terrestre, puede cubrir el cielo al completo cada tres horas. Desde su lanzamiento ha identificado m¨¢s de 7.000 fuentes de rayos gamma llegados desde dentro y fuera de la V¨ªa L¨¢ctea. Sus hallazgos muestran que la Tierra es un diminuto punto del espacio literalmente rodeado de fuentes de rayos gamma, muchos de ellos p¨²lsares de exquisita puntualidad. Algunas se?ales llegan de tan lejos que da v¨¦rtigo: es luz gamma que se emiti¨® hace 12.500 millones de a?os, cuando el universo era casi un reci¨¦n nacido. Debido a la expansi¨®n acelerada del cosmos, ese objeto est¨¢ ya a 25.000 millones de a?os luz, es decir que para alcanzarlo habr¨ªa que viajar a la velocidad de la luz durante casi dos veces la edad total del universo.

Las part¨ªculas at¨®micas cargadas acribillan los equipos de Fermi constantemente. Aunque en teor¨ªa fue construido para durar solo cinco a?os, sus ide¨®logos y constructores se aseguraron de darle grandes paneles solares que siguen funcionando a pesar de haber perdido eficiencia por el constante bombardeo radiactivo. En al menos una ocasi¨®n el telescopio ha tenido que esquivar trozos de basura espacial que pod¨ªan haberlo noqueado para siempre. El equipo cient¨ªfico, reunido hasta el viernes en el Instituto de F¨ªsica Te¨®rica de Madrid (CSIC-UAM), ha calculado que el aparato puede durar una d¨¦cada m¨¢s. Es crucial que lo haga, pues sin ¨¦l la humanidad se quedar¨ªa ciega ante este tipo de rayos gamma; no hay un sucesor a la vista.

El astrof¨ªsico extreme?o Miguel ?ngel S¨¢nchez Conde ser¨¢ el nuevo coordinador cient¨ªfico de la colaboraci¨®n Fermi-LAT. Uno de sus principales objetivos es usar el telescopio para intentar identificar materia oscura. ¡°Ser¨ªa un hallazgo que nos llevar¨ªa directos a Estocolmo a recoger el Nobel¡±, resalta.

La materia oscura compone el 25% de todo el universo, pero nadie ha conseguido observarla ni determinar de qu¨¦ est¨¢ hecha. ¡°Muchas de las fuentes no identificadas podr¨ªan ser peque?os halos de materia oscura que est¨¢n aniquil¨¢ndose, y al hacerlo emiten rayos gamma¡±, detalla S¨¢nchez. Esta posibilidad podr¨ªa encajar con algunas propuestas actuales para explicar la materia oscura, como las part¨ªculas masivas de interacci¨®n d¨¦bil, WIMPS en ingl¨¦s.

Uno de los ¡°mayores misterios¡± que afronta el equipo est¨¢ justo en el centro de nuestra galaxia, explica S¨¢nchez. En este lugar hay un agujero negro ¡ªSagitario A*¡ª con una masa cuatro millones de veces mayor que el Sol. ¡°Desde 2010 llevamos captando una se?al constante desde el centro gal¨¢ctico. Pero en las otras galaxias con agujeros negros supermasivos en el centro no vemos nada parecido. Es un exceso de rayos gamma que simplemente no podemos entender. Nadie sabe por qu¨¦ sucede esto, pero casi cada d¨ªa se publican nuevos estudios sobre este problema. Van ya miles de estudios sobre este misterio¡±, confiesa el investigador.

En 2010, Fermi descubri¨® una gigantesca estructura con forma de burbujas situadas justo arriba y abajo del centro de nuestra galaxia. Los dos l¨®bulos son tan descomunales que se tardar¨ªa 50.000 a?os en atravesarlos de punta a punta viajando a la velocidad de la luz. Catorce a?os despu¨¦s, estas burbujas de Fermi siguen siendo uno de los mayores misterios de nuestro entorno c¨®smico.

Es posible que sean los restos del ¨²ltimo fest¨ªn de Sagitario A* al tragarse una nube de gas hace unos seis millones de a?os. O puede que el enigma est¨¦ relacionado con esa constante se?al de rayos gamma que llega desde el centro gal¨¢ctico y que, a su vez, podr¨ªa deberse a la aniquilaci¨®n de materia oscura, argumenta S¨¢nchez.

Para la irlandesa Horan, otro gran momento llegar¨¢ aproximadamente en un mes, cuando empiecen a funcionar los tres grandes detectores terrestres de ondas gravitacionales LIGO, Virgo y Kagra, en EE UU, Europa y Jap¨®n, respectivamente. ¡°Van a mandar alerta en cuanto detecten una onda gravitacional, pero normalmente no se sabe desde d¨®nde llega. Fermi tiene un enorme campo de visi¨®n y puede ayudar mucho. Es muy estimulante comprobar si podemos captar se?ales electromagn¨¦ticas como contraparte de las ondas gravitacionales. La teor¨ªa nos dice que dos agujeros negros chocando no deber¨ªan emitir rayos gamma. Pero si son dos estrellas de neutrones, s¨ª podr¨ªamos verlos. Esto ya sucedi¨® en 2017 y fue como, ?Dios m¨ªo, hemos cazado uno! Probablemente ahora veamos muchos m¨¢s¡±, detalla.

Michelson ve todas las posibilidades abiertas. ¡°Creo que ah¨ª afuera hay cosas que ni siquiera hemos imaginado; y eso que los te¨®ricos tienen mucha imaginaci¨®n¡±.

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