Rayos ultraenerg¨¦ticos con mensajes del universo desconocido

¡°?Nosotros somos los Crist¨®bal Col¨®n de la astrof¨ªsica!¡±, dice con ¨ªmpetu de conquistador Mar¨ªa Dolores Rodr¨ªguez Fr¨ªas, profesora de la Universidad de Alcal¨¢ de Henares (UAH). Su campo de investigaci¨®n son los rayos c¨®smicos m¨¢s energ¨¦ticos que existen, part¨ªculas de origen desconocido que nos recuerdan la existencia de una realidad a¨²n por descubrir. Dentro de pocos d¨ªas, su equipo colocar¨¢ en la estratosfera un artefacto que servir¨¢ para probar un instrumento clave en una aventura de b¨²squeda que, como la de Col¨®n, puede abrir la ruta hacia un mundo nuevo.

Como los exploradores antiguos, adem¨¢s de la pericia necesaria para navegar los mares, los actuales necesitan tambi¨¦n mucha habilidad pol¨ªtica para conseguir los apoyos y los recursos imprescindibles para conocer nuevos mundos. Rodr¨ªguez Fr¨ªas es la coordinadora de la participaci¨®n espa?ola en el proyecto EUSO (Observatorio Espacial del Universo Extremo, de sus siglas en ingl¨¦s), un observatorio de rayos c¨®smicos que se instalar¨¢ en la Estaci¨®n Espacial Internacional (ISS). Esta aportaci¨®n, una c¨¢mara de infrarrojos para medir la temperatura de las nubes y poder utilizar el detector de rayos tambi¨¦n cuando est¨¦ nublado, iba a ser responsabilidad de Francia, pero al final acab¨® en Espa?a. ¡°Se enfadaron un poco con nosotros¡±, comenta Rodr¨ªguez Fr¨ªas. En estos juegos de pol¨ªtica cient¨ªfica internacional, tambi¨¦n cambi¨® el liderazgo del proyecto, que era japon¨¦s hasta el terremoto de 2011. Despu¨¦s, se lleg¨® a un acuerdo para que Rusia se pusiese a la cabeza. En principio, ser¨¢ en el m¨®dulo de este pa¨ªs en la ISS, el Zvezda el que aloje los detectores.

Aunque haya similitudes, estos colones modernos no asumen los riesgos de los antiguos. Antes de montar el observatorio final hacia 2020, est¨¢n poniendo a prueba los sistemas que deber¨ªan finalmente desentra?ar los secretos que acercan a la Tierra los rayos c¨®smicos ultraenerg¨¦ticos. En septiembre viajar¨¢n a EE UU para lanzar al espacio un prototipo de la c¨¢mara de infrarrojos que incorporar¨¢ el experimento final y que ahora se est¨¢ poniendo a punto en el Instituto de F¨ªsica Te¨®rica (UAM-CSIC), en Madrid. Partir¨¢ a bordo de un globo aerost¨¢tico de la NASA que la llevar¨¢ dentro de un cubo de menos de medio metro de lado hasta 40 kil¨®metros de altitud. All¨ª, seg¨²n explica el f¨ªsico Jorge Fern¨¢ndez, uno de los miembros del equipo, ¡°medir¨¢ la temperatura de las nubes para poder calcular su altura¡±. Esta informaci¨®n ¡°servir¨¢ para calcular la energ¨ªa real de los rayos c¨®smicos, que ser¨¢n detectados por otra c¨¢mara de rayos ultravioleta, independientemente de que se hayan visto atenuados o no por las nubes en la atm¨®sfera¡±. M¨¢s adelante, en 2016, se llevar¨¢ a la ISS el prototipo Mini-EUSO, del tama?o de una caja de zapatos, para comprobar si todo funciona correctamente.

No se conocen objetos capaces de acelerar algunos rayos c¨®smicos hasta sus energ¨ªas de llegada a la Tierra

Cuando est¨¦ en marcha, el observatorio EUSO tratar¨¢ de fotografiar la rara llegada de rayos c¨®smicos ultraenerg¨¦ticos. Aunque algunos de menor energ¨ªa (1⁰⁹ electronvoltios) se pueden ver cada segundo en un metro cuadrado, los del extremo de mayor energ¨ªa (10²⁰ electronvoltios) solo se detectan una vez cada siglo por kil¨®metro cuadrado de media. Para conseguir verlos, desde la Tierra, se necesitan grandes extensiones para capturar las cascadas de part¨ªculas que se desencadenan cuando uno de estos fen¨®menos choca contra las part¨ªculas de la atm¨®sfera. Es el caso del observatorio Pierre Auger, que cuenta con una red de grandes tanques de agua que act¨²an como detectores y cubren una extensi¨®n de 3000 kil¨®metros cuadrados en la regi¨®n argentina de Mendoza. Con una c¨¢mara en la ISS, a unos 400 kil¨®metros de altura, se podr¨¢ vigilar una regi¨®n mayor de la atm¨®sfera y tener la oportunidad de captar m¨¢s rayos c¨®smicos ultraenerg¨¦ticos.

Estos fen¨®menos servir¨¢n para explorar nuevos territorios de la f¨ªsica. Hasta ahora, ¡°no conocemos ning¨²n objeto en el universo que sea capaz de acelerar part¨ªculas hasta las energ¨ªas que observamos en estos rayos c¨®smicos¡±, explica Luis del Peral, profesor de la UAH y colaborador del proyecto. ¡°As¨ª que tendremos que buscar otros objetos en el universo lo suficientemente violentos como para que sean capaces de producir esas part¨ªculas o buscar modelos de decaimiento de otras part¨ªculas que no conocemos y puedan producir estos rayos¡±, a?ade. En esos modelos podr¨ªa empezar a encontrarse la resoluci¨®n al misterio sobre qu¨¦ es la materia oscura, una sustancia misteriosa que hace notar su presencia con su influencia gravitatoria sobre los astros, pero que no est¨¢ hecha con los mismos componentes que la materia de la que est¨¢n hechos los humanos, los planetas o las estrellas. A trav¨¦s de los rayos c¨®smicos se podr¨ªa conocer de forma indirecta la naturaleza de la materia oscura, que compone el 25% del universo frente al 5% de la materia que podemos estudiar hasta ahora. No obstante, como sucede en cualquier misi¨®n de exploraci¨®n, la realidad puede ser m¨¢s sorprendente que lo imaginado. ¡°Vamos hacia lo desconocido, no sabemos qu¨¦ vamos a encontrar¡±, concluye Rodr¨ªguez Fr¨ªas.