Cómo vemos el universo (tipos de astronomía)

Cuando hacemos un evento de astroturismo empiezo contando lo que vamos a hacer, parece obvio, mirar las estrellas a través del telescopio, pero esta afirmación debe puntualizarse. Solo hace unas pocas décadas hemos empezado a ir a objetos más cercanos para recopilar datos, todo lo que hemos hecho antes de eso y la inmensa mayoría de los que hacemos ahora es esperar a que sus señales nos lleguen y estudiarlas. La astronomía es un tipo de ciencia diferente ya que no interactúas con el objeto a estudiar, no lo metes en el laboratorio y le haces pruebas, todo lo que podemos hacer es mirar. Sentarse y mirar lo que nos llega.

El primer contacto con el cielo nocturno lo hacemos por la vista, es lo que llevamos haciendo no se sabe el tiempo y, gracias al telescopio, desde 1610. Pero la luz visible es una pequeña parte de lo que nos llega. Solo hay que saber mirar.

Espectro electromarnetico. Zona visible resaltada
Espectro electromagnetico. La luz visible es una pequeña parte.

Como vemos en la imagen anterior, la parte visible es muy pequeña comparado con todo el espectro. Tal vez, visto en forma de onda entiendas mejor la diferencia entre la luz y los rayos X, que son parte de lo mismo:

Longitudes de onda
Distintas longitudes de onda del espectro electromagnetico

Cuanto más cerrada es la onda, es decir, cuando aumenta su frecuencia, es más energético, por eso una sobre exposición a los rayos x hace mucha pupa y cuando nos enfrentamos la luz del sol, nos quemamos pasado un rato, pero vivimos rodeados de ondas de radio, y no nos enteramos.

Pero bueno, todo es física, vamos al pastel. De todas las ondas que llegan, vemos (redundando un poco) las visibles, y con el telescopio las amplificamos. Solo mejoramos lo que la naturaleza nos ha dado, la vista, hasta que en 1937, se pone en marcha el primer radiotelescopio (casero en el patio de Grote Reber) y, et voila!, tenemos una foto diferente del universo. Lo bueno es que podemos ajustar la frecuencia a la que “vemos”. Bueno es mas complicado, cada parte del espectro, necesita un aparato adaptado para poder registrarlo y convertirlo a imagen visible.

El esquema de bajo corresponde al telescopio Chandra, que capta rayos x. Vemos que su construcción difiere del típico tubo de telescopio óptico:

Telescopio Candra
Esquema constructivo del telescopio de rayos x Chandra

El espectro visible, lo que vemos, es una pequeña parte del espectro electromagnético. Las ondas de radio, que sí, son ondas como las que llegan al aparato radio y que emiten los centros de galaxias, pulsares y remanentes de supernovas. Si te preguntas si puedes captarlas con tu aparato de radio, la respuesta es sí. El ruido de radio que oyes cuando no sintonizas nada es ruido de fondo, de aparatos cercanos, ruidos atmosféricos e incluso remanente del Big Bang. Si no llegase nada al aparato, no oirías nada. Los “anisillos” de la tele y la estática de la radio son ruido porque no son algo interpretable por nuestros aparatos. Abajo una antena de radioastronomía.

Antena de radioastronomia
Antena Aries en el centro astronómico de Yebes (Guadalajara, España).

Al ver la antena anterior, casi todos pensamos en las parabólicas de la tele por satélite. El principio es el mismo, la parabólica de la tele apunta a un satélite que manda señales de radio (y televisión). Nuestra antena apunta al espacio profundo y capta ondas de radio del cosmos.

Los telescopios de microondas tienen un aspecto parecido por fuera, al fin y al cabo detectan ondas cercanas a las de radio, son grandes platos parabólicos. En este caso trabajan en el fondo de microondas que es la radiación remanente del big bang y que llena todo el universo.

Los telescopios de infrarrojos son más parecidos al clásico telescopio óptico, solo que el sensor que capta la imagen esta especializado en el infrarrojo (usualmente los telescopios ópticos como el Hubble pueden ir hasta el infrarrojo cercano y el ultravioleta). Estos telescopios son candidatos idóneos para estar en orbita ya que funcionan mejor a bajas temperaturas, recordemos que el infrarrojo es una emisión que se debe a la temperatura del cuerpo que lo emite, cuanto más frio esté el sensor, mayor sensibilidad se consigue. Además la atmosfera absorbe mucho infrarrojo, por lo que no llega la misma señal a la superficie de la tierra que a la órbita.

Observatorio Spitzer de la NASA
Composición artística del SST (Spitzer Space Telescope, NASA)

Uno de los más curiosos es el (no se le puede llamar telescopio) observatorio de rayos gamma.

Los rayos gamma vienen del cosmos al igual que el resto de radiaciones, pero detectarlas requiere un proceso diferente. Lo que veis en la imagen de abajo son depósitos de agua, dentro hay fotodetectores (que además multiplican la señal de luz) que detectan emisiones lumínicas que se producen por la interacción magnética de las partículas cargadas de los rayos gamma (lo que producen es emisión de luz de Cherenkov).

Lo que pasa es que el rayo gamma pasa por el agua de los contenedores. Esta radiación interactúa magnéticamente con las moléculas. Al despolarizarse, las moléculas, emiten luz azulada conocida como radiación de Cherenkov. El detector, lo que hace es captar esta luz.

Observatorio de rayos gamma:

Observatorio de rayos Gamma
El Observatorio HAWC, compuesto de 300 detectores de agua Cherenkov.

Y después de tanto cacharro mirando al mismo sitio, tenemos una serie de imágenes. Todo se puede traducir a imágenes visibles para nosotros. Los diferentes equipos, resaltan aspectos distintos de un mismo cuerpo, la luz, la temperatura, la velocidad, el magnetismo…

Aquí podemos ver la diferencia y la importancia de tener equipos tan distintos. La galaxia de Andrómeda vista con diferentes equipos:

Diferentes imagenes de M31
Image credit: Multiwavelength images of M31, via the Planck mission team; ESA / NASA.

Siempre he dicho que cada tipo de observatorio es una forma alternativa de ver las cosas. Es como si viésemos en blanco y negro, después en color, después en 3D, en holograma… y aún nos queda lo mejor.  La primera observación de ondas gravitatorias se logró el 14 de septiembre de 2015. Esto es nuevo porque ya no observamos el espectro electromagnético. Esto es como añadir sonido a nuestra película, es un tipo totalmente nuevo de astronomía, pero esto es harina de otra entrada del blog.

Mi consejo, cuando estés buscando tu emisora en la radio, no desesperes, lo que estas oyendo es en parte el Cosmos, estás haciendo radioastronomía.

Rusia lanza el Spektr-RG

Siempre me han parecido muy sugerentes los nombres rusos de sondas, naves y módulos y Spektr (Спектр-РГ) no es una excepción. “Espectro” es una misión científica de Roscosmos y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR) para cartografiar el universo.

Sperktr-RG se lanzó el 13 de Julio de 2019 mediante un cohete Protón (Протóн) desde el cosmódromo de Baikonur y se situará en el punto de Lagrange L2 del sistema Sol-Tierra. En esta posición estudiará el cielo durante 4 órbitas al sol (o 4 años) y después otras 3 para centrarse en objetos concretos. En el primer tramo de la misión cartografiará objetos que emiten en rayos x mediante dos telescopios de rayos x, eRosita por parte alemana del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre y ART-XC del Instituto de Investigación Espacial de la Academia de Ciencias y fabricado por el Instituto de Investigación de Física Experimental de Rusia. Cada uno trabajará en diferentes rangos de energía hasta 30 keV para el ART-XC y de 0.5 a 10 keV para el eRosita.

Pronton-M (Roscosmos)

Este es un telescopio, de una familia prevista de 4 unidades, que la Unión Soviética iba a poner en órbita como un componente de un gran programa de observación. Rusia, como heredera del programa espacial de la URSS, puso en órbita el Spektr-R (RadioAstron) en 2011 y este Spektr-RG puede considerarse dentro del mismo programa que debería completarse, si hay fondos, con Spektr-UV y Spektr-M, así, con los 4, Rusia podría investigar en Rayos x (Spektr-RG), Ondas de Radio (Spektr-R), Infrarrojo (Spektr-M) y Ultravioleta (Spektr-UV).

El fabricante del satélite es NPO Lavochkin una veterana empresa en lo que a construcción de artefactos espaciales se refiere.

Aunque ya ampliaremos esto en otra entrada, debemos recalcar que mucha de la información que nos llega del cosmos viene en forma de rayos x, por lo que este telescopio, nos permitirá cartografiar estos objetos con una precisión no vista hasta ahora. Los números son apabullantes, ya que, según cita el portal RT, “Se espera que el Spektr-RG detecte unos 100.000 cúmulos masivos de galaxias, aproximadamente 3 millones de agujeros negros supermasivos en los núcleos galácticos, cientos de miles de estrellas con la corona activa y enanas blancas, así como decenas de miles de galaxias que forman estrellas y muchos otros objetos, incluidos los de naturaleza desconocida.”

Spektr-RG (RT)

Spektr-RG mandará una cantidad ingente de datos del orden de Terabytes al día, por lo que analizar toda esa información, será una tarea que llevará mucho tiempo.

Lo mejor de todo no es lo que sabemos que se cartografiará, es lo que nos podemos encontrar, ya que uno de los objetivos de la misión es estudiar la materia y la energía oscuras, que se calcula, componente el 96% del universo. Al realizarse un censo de los objetos más masivos, agujeros negros y cúmulos de galaxias, se acotará mejor el porcentaje de materia oscura. Y su interacción con la materia ordinaria.

La materia oscura parece “funcionar” como la materia bariónica (que es la materia que conocemos, la «normal», de lo que estamos hechos tu y yo) y se detecta por los efectos gravitatorios, es decir vemos como interacciona con la materia que sí podemos ver. Mientras que la Energía Oscura es “ese algo” que acelera la expansión del universo.

Sea lo que sea que mande Spektr-RG, seguro que merece la pena el retorno científico.

Lo lamentable es que Cosmotour no cuenta con uno de estos telescopios de rayos-X pero sí que podemos acercarte el cosmos en la región visible del espectro.

Mi consejo, echa un vistazo por el telescopio, a los aficionados todavía nos queda mucha astronomía que realizar en el visible.

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