El universo m¨¢s all¨¢ de lo visible

El estudio del universo con t¨¦cnicas tan tradicionales como mirar por un telescopio o captar fotograf¨ªas de un objeto astron¨®mico en un observatorio est¨¢n, ahora m¨¢s que nunca, siendo complementadas por nuevas t¨¦cnicas que implican un an¨¢lisis de los datos en un mundo que el ojo no es capaz de percibir, pero que existe. Este "invisible" mundo abre las puertas a nuevas teor¨ªas sobre el comportamiento de los objetos celestes y el origen del universo.

El responsable directo de estos cambios de metodolog¨ªas es la luz. La luz que todos conocemos, que ilumina nuestras calles, que hace que nos despertemos por la ma?ana, que permite que en nuestro planeta exista el d¨ªa y la noche. ?Pero qu¨¦ tiene de especial la luz? B¨¢sicamente, podr¨ªamos reconocerla como algo que est¨¢ ah¨ª, pero que nadie conoce en profundidad.

Cient¨ªficamente hablando, la luz es energ¨ªa emitida por una determinada fuente, ya sea una bombilla, un foco o el Sol. Esta energ¨ªa es capaz de transmitirse por el espacio en forma de ondas, cuya longitud puede abarcar desde cent¨¦simas de mil¨ªmetro a varios kil¨®metros. Es decir, un ¨²nico rayo de luz est¨¢ compuesto por energ¨ªa capaz de transmitirse en m¨²ltiples longitudes de onda (o frecuencias) con una determinada intensidad, que depender¨¢ de la naturaleza de la fuente emisora. Esta forma de emitir y transportar energ¨ªa se conoce como radiaci¨®n.

El espectro electromagn¨¦tico

El espectro electromagn¨¦tico (EM) es el rango de longitudes de ondas en la cual la energ¨ªa de la luz se puede trasmitir. Este rango b¨¢sicamente va desde los 10-12m (10 elevado a -12 metros) y los 103m. Para capturar la intensidad de la energ¨ªa en cada uno de estos rangos los seres humanos hacemos uso de un ¨®rgano: el ojo. ?ste es capaz de detectar una peque?a porci¨®n del espectro electromagn¨¦tico comprendido entre las longitudes de onda 400nm nm=(nanometro) (400x10-9m) [400 por 10 elevado a -9] y los 700nm (700x10-9 m) [700 por 10 elevado a -9] y distinguir cada una de ellas mediante los colores.

De esta manera, si tenemos dos objetos que emiten luz, uno de color rojo y otro de color azul (por ejemplo, una bombilla roja y otra azul), nos encontraremos con que el primero est¨¢ emitiendo radiaci¨®n con gran intensidad en una longitud de onda cercana a los 700nm (rojo), mientras que el segundo lo har¨¢ cerca de los 450nm (azul).

Pero existen longitudes de onda fuera de este rango que nuestros ojos no pueden percibir, como es el caso de las bandas de rayos gamma, rayos X, ultravioleta, infrarrojo, radio... ?Qu¨¦ ocurrir¨ªa si un objeto emite energ¨ªa en dichas longitudes de onda? Pues simplemente que nuestros ojos no lo captar¨ªan y el objeto permanecer¨ªa invisible para nosotros. Necesitar¨ªamos instrumentos especiales (espectr¨®metros) para poder detectar que est¨¢ ah¨ª, sensibles a tales frecuencias.

Para poder comprender mejor este concepto, imaginemos la bombilla que emite luz roja (700nm) del ejemplo anterior, y compar¨¦mosla con una bombilla especial capaz de emitir luz a 1nm (rayos X). La emisi¨®n procedente de la primera ser¨ªa perceptible por nuestros ojos, pero, en cambio, la luz procedente de la segunda ser¨ªa totalmente invisible, aunque verdaderamente est¨¢ ah¨ª, pudiendo ser capturada y analizada por un espectr¨®metro sensible a tales frecuencias.

La emisi¨®n de luz de objetos astron¨®micos

Debemos partir de la base de que cualquier objeto emite energ¨ªa en forma de luz en todas las longitudes de onda del espectro electromagn¨¦tico, pero en algunos rangos lo har¨¢ con mucha intensidad, y en otros, en cambio, la intensidad puede ser casi nula.

Imaginemos cualquier objeto celeste, por ejemplo, una estrella. Una estrella, como cualquier otro cuerpo, es capaz de emitir luz en diferentes longitudes de onda con gran intensidad, incluyendo el rango visible. Es por esto por lo que somos capaces de verlas y poder distinguir colores en ellas: una estrella roja (Antares) emitir¨¢ energ¨ªa con m¨¢s intensidad en longitudes de onda cercanas al rojo (700nm); una estrella azul (Rigel) lo har¨¢ con m¨¢s intensidad en longitudes cercanas al azul (450nm); y el Sol, de color amarillento, lo har¨¢ con m¨¢s intensidad en longitudes cercanas al amarillo (600nm). Pero, aparte de en el rango visible, una estrella tambi¨¦n puede emitir energ¨ªa de manera m¨¢s o menos intensa en ultravioleta, infrarrojos, rayos X... dependiendo de su naturaleza, del tipo de actividad que se desarrolla en su interior, y de la interacci¨®n con su entorno.

El inter¨¦s de estudiar el universo en diferentes longitudes de onda

El estudiar el firmamento en longitudes de onda diferentes al visible tiene un gran inter¨¦s cient¨ªfico. Uno de los campos m¨¢s importantes es la detecci¨®n de objetos. Un cuerpo, debido a su lejan¨ªa y a su d¨¦bil emisi¨®n en el visible, puede ser dif¨ªcil de localizar y de observar visualmente, pero puede ser detectado estudiando su emisi¨®n en otras frecuencias. Adem¨¢s, la forma en la que emite la energ¨ªa puede decir mucho de sus condiciones y de su naturaleza.

Un caso interesante es la detecci¨®n de los chorros de materia y gases expulsados por la activa galaxia M82, perceptibles principalmente en rayos X, causados por la ca¨ªda de ¨¦stos en su inmenso agujero negro central. Adem¨¢s, esta galaxia, de magnitud 8.4, es la m¨¢s brillante del firmamento en el infrarrojo lejano.

Reflexi¨®n y absorci¨®n de la luz

Hemos visto que todos los objetos emiten radiaci¨®n con mayor o menor intensidad a lo largo del espectro electromagn¨¦tico, dependiendo de su naturaleza f¨ªsica. ?Pero qu¨¦ ocurre cuando la luz procedente de uno de ellos incide sobre otro? Pues que parte de esta luz puede ser reflejada o absorbida en diferentes longitudes de onda.

De esta manera, podemos encontrar objetos y cuerpos que absorban y reflejen la luz en diferentes longitudes de onda, como por ejemplo rayos X y rayos gamma. El ejemplo m¨¢s cercano es la atm¨®sfera de nuestro planeta, cuyos gases absorben un 98% de la radiaci¨®n ultravioleta procedente del Sol, as¨ª como gran parte de la luz infrarroja y en rayos X, dejando pasar, por ejemplo, el rango visible (colores), o las ondas de radio.

Pero si adem¨¢s aplicamos el mismo concepto al ¨¢mbito astron¨®mico, podemos encontrarnos otro campo de estudio cient¨ªfico, como es la detecci¨®n de objetos en infrarrojos. Imaginemos una inmensa nube de polvo c¨®smico delante de una galaxia. Por supuesto, no podremos verla, ya que dicha nube no dejar¨¢ pasar la luz visible, absorbi¨¦ndola. Pero s¨ª dejar¨¢ pasar la luz en infrarrojos procedente de la galaxia, por lo que podremos detectar y analizar los objetos que hay detr¨¢s. Un ejemplo de galaxia muy estudiada mediante esta metodolog¨ªa es Centaurus A.