Rastreo del cielo en busca de lo desconocido

El radiotelescopio de Arecibo, construido en una hondonada entre monta?as de Puerto Rico, es el mayor observatorio fijo de este tipo en el mundo. De su nuevo detector Alfa, que se acaba de estrenar, y de las ventanas al cielo que con ¨¦l se abren, habla en este art¨ªculo Daniel Altschuler, cient¨ªfico del observatorio de Arecibo y ex director del mismo.

Seguramente tiene alg¨²n amigo que recientemente le ha mostrado su nueva c¨¢mara digital, un modelo mejor que el anterior ya que tiene una capacidad de cinco megap¨ªxeles en vez de cuatro. Es una maravilla de la tecnolog¨ªa, resultado del desarrollo de los CCD (Charge Coupled Device), una memoria electr¨®nica sensible a la luz, inventada en 1969 por Willard Boyle y George Smith en los laboratorios Bell.

En el Observatorio de Arecibo,en la verde isla de Puerto Rico, despu¨¦s de varios a?os de dise?o y fabricaci¨®n, se acaba de instalar en el plano focal del radiotelescopio m¨¢s grande del mundo lo que equivale a una c¨¢mara digital con una capacidad de siete. No, no siete megap¨ªxeles, siete a secas. No parece gran cosa comparado con las c¨¢maras digitales, pero hasta ahora el instrumento ten¨ªa la capacidad de un solitario p¨ªxel, es decir, que era sensible a un punto del cielo solamente. Para hacer un mapa de una regi¨®n peque?a del cielo era necesario apuntar a cientos de puntos adyacentes para obtener la informaci¨®n, y si se deseaba rastrear de forma completa una regi¨®n amplia del cielo se hubieran necesitado a?os.

Con este nuevo instrumento, llamado ALFA (Arecibo L-band Feed Array) y construido en Australia por Ingenieros del ATNF (Australia Telescope National Facility), ahora es posible observar siete puntos adyacentes del cielo de forma simult¨¢nea lo cual es una mejora significativa. Se hace as¨ª hace factible escudri?ar grandes ¨¢reas del cielo en un tiempo razonable.

Algunos de los descubrimientos m¨¢s importantes de la astronom¨ªa han ocurrido al azar, es decir al observar el cielo con alg¨²n instrumento y detectar algo que era inesperado y desconocido. As¨ª fue el descubrimiento de los p¨²lsares por Anthony Hewish y su estudiante Jocelyn Bell en 1967. Estos objetos muy densos, estrellas de neutrones formadas en una explosi¨®n supernova, tienen una masa de una vez y media la del Sol y un di¨¢metro de unos 30 kil¨®metros. Una cucharadita de este material pesar¨ªa 10 millones de toneladas. Emiten dos haces de radiaci¨®n electromagn¨¦tica en frecuencias de radio, que, debido a la r¨¢pida rotaci¨®n del p¨²lsar (como si fuera un faro c¨®smico) generan en un radiotelescopio que los observe pulsos peri¨®dicos de muy alta regularidad. En realidad los p¨²lsares no pulsan. Hewish recibi¨® el premio Nobel de F¨ªsica del a?o 1974.

En 1964, Arno Penzias y Robert Wilson descubrieron con un peque?o radiotelescopio la radiaci¨®n de fondo de microondas, uno de los pilares experimentales de la cosmolog¨ªa moderna. Otra vez fue la fortuna la que les ayud¨®, ya que el descubrimiento se produjo como consecuencia de su cuidadosa calibraci¨®n de la antena que preparaban para realizar estudios astron¨®micos. Penzias y Wilson recibieron el Premio Nobel de F¨ªsica del a?o 1978 por este descubrimiento.

Con el radiotelescopio de Arecibo, operado por la Universidad de Cornell para la NSF (National Science Foundation) de Estados Unidos, tambi¨¦n se han descubierto cosas interesantes rastreando el cielo en busca de lo desconocido. As¨ª en 1974, un profesor de la Universidad de Massachussets y su estudiante propusieron realizar un trabajo de muchas horas de observaci¨®n en una regi¨®n del cielo en b¨²squeda de nuevos p¨²lsares. Tuvieron suerte. Encontraron el primer pulsar binario, denominado PSR 1913+16 por sus coordenadas en el cielo, con un periodo de 59 milisegundos. El p¨²lsar se encuentra acompa?ado de otro objeto, en este caso otra estrella de neutrones. Los dos objetos se encuentran separados por una distancia pocas veces mayor que la de la Tierra a la Luna. El per¨ªodo orbital es de solamente 7,75 horas y las velocidades son del orden de 100 kil¨®metros por segundo. El sistema constituye un laboratorio c¨®smico para estudiar efectos gravitatorios.

La ¨®rbita de este sistema binario se encoge lentamente (tres mil¨ªmetros por ¨®rbita) al perder energ¨ªa por la emisi¨®n de radiaci¨®n gravitatoria. Esto concuerda con una predicci¨®n de la teor¨ªa gravitatoria (relatividad general) de Einstein que, de esta manera, se confirm¨® con gran exactitud. Es la ¨²nica prueba experimental de la emisi¨®n de ondas gravitatorias. En 1993 se otorg¨® el premio Nobel de F¨ªsica a Joseph Taylor y Russel Hulse por este trabajo. M¨¢s recientemente, en 1991, durante un per¨ªodo de reparaciones del telescopio, un rastreo en b¨²squeda de p¨²lsares realizado por Alex Wolszczan y Dale Frail tambi¨¦n tuvo ¨¦xito, al descubrir el p¨²lsar PSR B1257+12, el primer sistema planetario extrasolar.

ALFA opera en la banda de frecuencias de 1.225 a 1.525 megahercios, la cual incluye la famosa l¨ªnea de 21 cent¨ªmetros (1.420 megahercios), la radiaci¨®n producida por ¨¢tomos de hidr¨®geno. El 24 de abril pasado ALFA detect¨® los primeros fotones y luego de un per¨ªodo de calibraci¨®n comenzar¨¢n los diversos estudios que se han propuesto.

Varios grupos de investigaci¨®n se han formado para trabajar con ALFA y escudri?ar el cielo en los pr¨®ximos a?os. Unos se dedicar¨¢n a estudiar nuestra galaxia, la V¨ªa L¨¢ctea, completando un mapa con una resoluci¨®n y sensibilidad sin precedentes. Otro grupo estudiar¨¢ el cielo extragal¨¢ctico en busca de regiones oscuras que contengan hidr¨®geno y de nuevas galaxias que se esconden detr¨¢s del plano de la V¨ªa L¨¢ctea. Los expertos en p¨²lsares buscar¨¢n nuevos p¨²lsares por todo el cielo.

Ahora se conocen algo m¨¢s de mil p¨²lsares, y se espera que con ALFA se descubran otros mil. No sorprender¨ªa entonces encontrar unos cuantos objetos muy interesantes y si existe, encontrar un p¨²lsar orbitando un agujero negro y estudiar as¨ª con gran detalle las propiedades del m¨¢s ex¨®tico de todos los objetos astrof¨ªsicos.

Daniel R. Altschuler pertenece al Observatorio de Arecibo, del que fue director durante 12 a?os, y es autor de Hijos de las estrellas (editorial Akal).