Para avanzar, a veces hay que retroceder

Aunque la astronomía como tal cuenta ya con varios siglos de historia, desde los tiempos de Galileo. Durante la mayor parte de ese tiempo se ha visto restringida al rango óptico (o visible) del espectro electromagnético, hasta que los avances tecnológicos en los últimos años han permitido, finalmente, ampliar nuestras observaciones a otras regiones de dicho espectro.

Entre dichas regiones del espectro se encuentran las designadas como rayos X y rayos gamma. Los fotones que integran este rango del espectro son los mas energéticos de todos y requieren, para ser emitidos, de eventos capaces de generar grandes cantidades de energía en cortos periodos de tiempo o, si se extienden durante periodos de tiempo relativamente largos, la energía que los procesos que los generan debe ser realmente gargantuesca. La observación de estas radiaciones es complicada, no solo por las energías con las que inciden dichos fotones, sino también por que la atmósfera terrestre es (por suerte para la vida) mayormente opaca a estos tipos de radiación. Esto impidió realizar observaciones astronómicas en el rango de los Rayos X hasta la década de los 60 del siglo XX, y hasta la década de los 70 para las primeras observaciones en rayos gamma.

Aunque aún quedan numerosas observaciones sin una explicación reconocida, son ya abundantes los descubrimientos científicos realizados gracias a esta relativamente nueva fuente de datos, incluyendo procesos completamente nuevos y objetos nunca antes imaginados. Entre los eventos que se han ayudado a explicar están, por ejemplo, las explosiones de supernovas, o como se generan los chorros de partículas que acompañan a muchos núcleos activos de galaxias. Entre los objetos descubiertos, destacan los mágnetars, un tipo de estrella de neutrones con ingentes campos magnéticos muy variables, y que dan lugar a notables explosiones de rayos gamma.

Aun siendo todos estos eventos son extremadamente violentos, no todos los procesos que generan rayos de altas energías lo son. Así, por ejemplo, los rayos X pueden ser generados por procesos de emisión o recombinación de ciertos átomos y moléculas, lo que nos ayudan a conocer la composición química de la parte del universo estudiada. Otros procesos que pueden crear este tipo de radiación son el bremmstrahlung (frenado de electrones), el efecto compton inverso, iónes atrapados en campos magnéticos fuertes o la aniquilación de pares partícula-antipartícula.

Recreación artística de un Mágnetar, imagen tomada de https://www.lanacion.com.py/tendencias/2022/01/28/inquieta-extrano-objeto-giratorio-a-4000-anos-luz-de-la-tierra/

Pero, os preguntareis, ¿si la atmósfera terrestre es opaca a estas radiaciones, como puede ser que las estemos observando?. Bueno, la respuesta es evidente, hemos tenido que movernos por encima de la atmósfera, aunque también hemos avanzado mucho en este aspecto. Las primeras detecciones de rayos X extraterrestres fueron realizadas con la ayuda de globos y pequeños cohetes, capaces de llegar a zonas altas de la atmósfera donde la absorción es negligible, o incluso por encima de esta. Actualmente, y desde hace ya varios años, los principales observatorios son, sin embargo, satélites en órbita terrestre, capaces de captar fotones muy energéticos en rayos X y la zona de rayos gamma de baja y media energía.

¿Y que hay del futuro?. Las nuevas técnicas en detección y selección de rayos X y rayos gamma llaman para el desarrollo y lanzamiento de nuevos satélites pero, ¿es el espacio la única vía?. La respuesta es, no. De hecho, para poder observar los rayos gamma mas energéticos, aquellos para los que no tenemos ningún detector que pueda ser puesto y lanzado en un satélite, debemos regresar a la Tierra… y los telescopios ópticos de toda la vida, esto es, hay que regresar a los métodos antiguos. Esto es así gracias a un efecto que ocurre cuando un rayo gamma extremadamente energético llega a la atmósfera, y que se conoce como efecto Cherenkov. Así, el fotón genera una cascada de procesos de ionización y choques que, en su conjunto, producen un tipo de luz azul muy característica en la alta atmósfera, y que podemos detectar (si estamos mirando a esa zona, claro).

Aun cuando ya se han realizado experimentos y pruebas con este efecto (uno de los lugares donde se han realizado es en el Roque de los Muchachos, en España), el primer observatorio de rayos gamma extremadamente energéticos que se ganará realmente tal nombre, será el CTA europeo. Y no puedo evitar preguntarme que descubriremos gracias a estos nuevos viejos observatorios.