'Integral': viaje a un agujero negro

Los telescopios actuales son por supuesto mucho m¨¢s grandes y ven mucho m¨¢s lejos y mejor que el que uso Galileo hace 400 a?os. Pero hay otra diferencia fundamental: muchos de los telescopios modernos ven distinto, en el sentido de que ven un tipo de radiaci¨®n electromagn¨¦tica, de luz, diferente. Hasta mediados del siglo pasado los telescopios ve¨ªan s¨®lo la luz que percibe el ojo humano, la luz visible. Pero los objetos astron¨®micos emiten luz de un rango de energ¨ªas mucho m¨¢s amplio; emiten, por ejemplo, rayos gamma, mucho m¨¢s energ¨¦ticos que la luz visible. Uno de los m¨¢s sofisticados instrumentos hoy disponibles para detectar estos poderos¨ªsimos rayos gamma es el telescopio espacial Integral (International Gamma-ray Astrophysics Laboratory), de la ESA. Integral ha observado los fen¨®menos m¨¢s violentos que se dan en el universo, desde explosiones de potencia comparable al mism¨ªsimo Big Bang, al proceso de aniquilaci¨®n entre materia y antimateria en el coraz¨®n de nuestra propia galaxia.

Desde su lanzamiento en 2002 en el cosm¨®dromo de Baikonur, en Kazajist¨¢n, Integral ?el sat¨¦lite m¨¢s pesado lanzado por la ESA? completa un giro en torno a la Tierra cada tres d¨ªas en su larga ¨®rbita el¨ªptica, y proporciona datos a astr¨®nomos de todo el mundo. Integral es un sue?o hecho realidad para cientos de investigadores en Europa, Rusia y Estados Unidos.

Los rayos gamma son incluso m¨¢s energ¨¦ticos y penetrantes que los rayos X; observar el universo en rayos gamma significa estudiar sobre todo objetos y fen¨®menos que emiten mucha energ¨ªa, como la materia que cae en los agujeros negros, las estrellas de neutrones, los remanentes de supernova y los estallidos de rayos gamma, que son las explosiones m¨¢s poderosas jam¨¢s detectadas. Muchas de estas fuentes son muy variables, y como consecuencia el cielo en rayos gamma est¨¢ lejos de parecerse al tranquilo firmamento que contemplamos a simple vista. Visto a trav¨¦s de Integral el cielo aparece diferente cada d¨ªa; forma parte de la emoci¨®n de quienes observan con Integral el seguir estos cambios y tratar de desvelar lo que nos dicen.

Cuatro instrumentos diferentes

Integral observa el cielo con cuatro instrumentos diferentes. Los dos principales, la c¨¢mara IBIS y el espectr¨®metro SPI, mapean el cielo en rayos gamma. Pero en realidad ning¨²n telescopio es capaz de recolectar rayos gamma en la forma en que un espejo captura y refleja la luz visible. Por ello, en lugar de espejo colector de luz, en Integral se usan m¨¢scaras cuidadosamente dise?adas que forman patrones de sombras en los detectores, sombras de las que se deduce la posici¨®n y el brillo de las fuentes observadas.

Completan el sat¨¦lite dos instrumentos m¨¢s peque?os: el monitor de rayos X JEM-X, que tambi¨¦n usa una m¨¢scara, y el ¨®ptico OMC, desarrollado bajo la direcci¨®n del Laboratorio de Astrof¨ªsica Espacial y F¨ªsica Fundamental (LAEFF), del Instituto Nacional de Tecnolog¨ªa Aeroespacial (INTA), instalado en el centro ESAC, de la ESA, cerca de Madrid. El OMC es el ¨²nico instrumento de Integral que ve el mismo tipo de luz que el ojo humano.

Cuando los astr¨®nomos tienen la oportunidad de observar el universo con instrumentos nuevos, m¨¢s avanzados, lo m¨¢s habitual es detectar nuevas fuentes de emisi¨®n de energ¨ªa, o nuevas caracter¨ªsticas en las fuentes ya conocidas.

Un ejemplo de una nueva clase de objetos descubiertos con Integral es un tipo de estrellas binarias de rayos X que sorprende porque brillan mucho durante s¨®lo unas pocas horas, para despu¨¦s desvanecerse de nuevo en la oscuridad. A¨²n no sabemos exactamente qu¨¦ son. Y tambi¨¦n nos llevamos una sorpresa cuando Integral detect¨® una emisi¨®n de rayos gamma del todo inesperada, pero persistente, de dos tipos de objetos inicialmente considerados distintos, pero que ahora sabemos que comparten muchas propiedades; se trata de estrellas de neutrones con potentes campos magn¨¦ticos, las llamadas magnetars.

Materia contra antimateria

La regi¨®n central de nuestra galaxia emite una asombrosa cantidad del tipo de radiaci¨®n que se asocia al proceso de aniquilaci¨®n entre materia y antimateria. En concreto, esa radiaci¨®n se genera cuando los electrones -part¨ªculas de materia-, se encuentran con positrones, o antielectrones, y ambos se destruyen. Integral ha permitido clarificar por primera vez la intensidad y el espectro de esta emisi¨®n. Sin embargo esto ha dado lugar a un nuevo rompecabezas para los astrof¨ªsicos: para explicar las observaciones compiten ahora varias teor¨ªas, basadas ya en fuentes bien conocidas, como las supernovas o las estrellas binarias de rayos X, ya en ideas m¨¢s ex¨®ticas que involucran a la misteriosa materia oscura.

Los estallidos de rayos gamma son flases cortos de rayos gamma enormemente intensos, m¨¢s brillantes incluso que toda una galaxia. Se cree que se deben al colapso final de n¨²cleos de estrellas masivas al convertirse en agujeros negros, o a la fusi¨®n de dos estrellas de neutrones. Integral podr¨ªa haber identificado recientemente una clase especial de estallidos d¨¦biles que, al contrario que la mayor¨ªa, parecen proceder del universo local.

Siete a?os despu¨¦s de su lanzamiento, Integral est¨¢ ahora en espl¨¦ndida forma y conserva intacta su capacidad de proporcionar nuevos resultados y sorpresas relacionados con los m¨¢s dram¨¢ticos fen¨®menos del universo.

Peter Kretschmar es astrof¨ªsico del equipo cient¨ªfico de Integral, de la ESA, en el Centro Europeo de Astronom¨ªa Espacial (ESAC)