Detectada la luz m¨¢s potente del universo

El 14 de enero la astrof¨ªsica Elena Moretti recibi¨® una llamada que no olvidar¨¢ f¨¢cilmente. ¡°?Esta se?al que estamos viendo es un simulacro?¡±, dijeron al otro lado del tel¨¦fono. Era de noche cerrada en el Observatorio del Roque de los Muchachos, una cima de origen volc¨¢nico en la isla de La Palma ideal para la observaci¨®n astron¨®mica. La cient¨ªfica salt¨® de la cama y en dos minutos estaba frente a las pantallas del centro de control. No era un simulacro: los dos telescopios MAGIC hab¨ªan captado claramente un grupo de fotones ¡ªpart¨ªculas de luz¡ª que era unas 100 veces m¨¢s potentes que cualquier otro detectado antes.

¡°Aunque lo ve¨ªa delante de mis ojos no pod¨ªa creerlo¡±, explica Moretti. Todo hab¨ªa comenzado tres minutos antes de las nueve de la noche, cuando dos telescopios espaciales, Swift y Fermi, detectaron un potente estallido de rayos gamma. En unos 20 segundos enviaron una alerta a la Tierra. De forma totalmente autom¨¢tica, las dos imponentes antenas de 64 toneladas de los telescopios MAGIC giraron sobre s¨ª mismas 35 segundos despu¨¦s para apuntar justo al punto del cielo desde el que llegaba la se?al, que dur¨® unos 30 minutos.

¡°Esa noche nos quedamos trabajando unas cuatro horas m¨¢s. La se?al fue debilit¨¢ndose y despu¨¦s desapareci¨® detr¨¢s del horizonte. Enviamos una nota de alerta al resto de la comunidad astrof¨ªsica internacional para que intentaran seguir observ¨¢ndola¡±, recuerda la astrof¨ªsica, que trabaja en el Instituto de F¨ªsica de Altas Energ¨ªas, en Barcelona.

Los resultados de las observaciones de los MAGIC y de muchos otros observatorios espaciales y terrestres se publican este mi¨¦rcoles en la prestigiosa revista cient¨ªfica Nature. Dos estudios confirman que los MAGIC han sido los primeros en captar el grupo de fotones con m¨¢s energ¨ªa que se han observado despu¨¦s de un estallido de rayos gamma. Estas son las mayores explosiones del universo actual, capaces de liberar en apenas 100 segundos la misma energ¨ªa que emitir¨¢ el Sol en lo que le queda de vida (unos 10.000 millones de a?os).

Los fotones registrados tienen una energ¨ªa media de un teraelectronvoltio, un bill¨®n de veces m¨¢s que los fotones convencionales que podemos ver los humanos. ¡°Esta es la luz m¨¢s potente que se ha captado teniendo en cuenta la cantidad de energ¨ªa liberada y el tiempo que dur¨® el estallido¡±, explica Moretti. ¡°En el universo conocemos otras fuentes capaces de emitir luz as¨ª de potente, como los n¨²cleos de galaxias activos [agujeros negros], pero tardan miles de millones de a?os en hacerlo¡±, destaca.

Esta detecci¨®n aclara la f¨ªsica de las emisiones de rayos gamma y demuestra por primera vez que pueden alcanzar mucha m¨¢s energ¨ªa de lo que se pensaba. ¡°Durante 20 a?os hemos estado recibiendo se?ales de fuentes de rayos gamma, unas 110 en total, pero nunca hab¨ªamos visto algo tan escandaloso, tan impresionante¡±, resalta Mar¨ªa Victoria Fonseca, astrof¨ªsica de la Universidad Complutense de Madrid que trabaja en MAGIC?¡ªsiglas inglesas de Telescopio de Rayos Gamma por Emisi¨®n de Radiaci¨®n Cherenkov en la Atm¨®sfera¡ª desde que sus telescopios comenzaron a funcionar en 2004.

Los investigadores creen que el brote de rayos gamma proviene de una estrella con 10 veces m¨¢s masa que el Sol que estall¨® tras consumir todo su combustible de hidr¨®geno. Tambi¨¦n han podido calcular la distancia que han viajado los fotones hasta llegar a la Tierra: 4.500 millones de a?os luz. Esto significa que la estrella explot¨® cuando se estaba formando nuestro planeta, cientos de millones de a?os antes de que apareciesen las primeras formas de vida.

Tras la explosi¨®n estelar se generaron dos potentes haces de rayos gamma y rayos x que salieron disparados en direcciones opuestas. Despu¨¦s de esta fase de emisi¨®n r¨¢pida, la metralla escupida por el astro gener¨® una onda de choque que comprimi¨® el medio interestelar formando plasma y un intenso campo magn¨¦tico en el que los electrones quedaron atrapados en una trayectoria circular hasta alcanzar altas energ¨ªas y velocidades cercanas a la de la luz. Es el fen¨®meno conocido como sincrotr¨®n en el que se basan los aceleradores de part¨ªculas que, en la Tierra, permiten hacer imagen m¨¦dica por rayos x o penetrar en la materia sin da?arla para descubrir pinturas ocultas en lienzos de Picasso, Van Gogh o Degas.

En 1923, el f¨ªsico estadounidense Arthur Compton descubri¨® que un fot¨®n pod¨ªa chocar con un electr¨®n y pasarle parte de su energ¨ªa, el efecto Compton que le vali¨® el Nobel de f¨ªsica en 1927. Los investigadores de MAGIC creen que lo que han observado es el efecto inverso de Compton en el que son los electrones acelerados los que ceden parte de su energ¨ªa a los fotones hasta que estos rompen la barrera de los teraelectronvoltios. Es una posibilidad predicha por la teor¨ªa pero nunca confirmada hasta ahora.

"?Por qu¨¦ hemos tardado tantos a?os en detectar este fen¨®meno?¡±, se pregunta Bing Zhang, f¨ªsico de la Universidad de Nevada (EE UU), en una opini¨®n publicada junto a los art¨ªculos. Aunque se piensa que hay un estallido de rayos gamma al d¨ªa, solo son detectables a estas energ¨ªas los que son muy potentes y suceden relativamente cerca de la Tierra. Adem¨¢s, tiene que ser de noche y es necesario que haga buen tiempo y que la luz llegue a una zona donde haya telescopios. El f¨ªsico explica que la detecci¨®n de este tipo de luz se har¨¢ ¡°rutinaria¡± en poco tiempo gracias al trabajo de detectores como el HAWC, en la ladera del volc¨¢n Sierra Negra (M¨¦xico), o la red de Telescopios Cherenkov, en La Palma y en Chile, y el observatorio de Daocheng, en China.