OTRAS FORMAS DE OBSERVAR EL COSMOS

En astronomía la observación directa del universo es algo primordial a la hora de desarrollar estudios y teorías que nos ayuden en el avance de su conocimiento.Nuestro sentido de la vista ha evolucionado para adaptarse a la emisión máxima del Sol,esto significa que somos sensibles solamente a una estrecha banda del espectro electromagnético llamada región visible. Los objetos celestes que podemos observar con nuestros telescopios en una noche de observación pueden aparecer muy diferentes dependiendo de la  longitud de onda con que se observen,cada una de las regiones del amplio espectro electromagnético nos da una visión y una información distinta del cosmos.

Pero antes de seguir vamos a ver, en resumen, que es eso del espectro electromagnético. Todos los objetos capaces de emitir energía, por poca sea,están emitiendo radiación electromagnética,el rango de todas las radiaciones electromagnéticas posibles es el espectro electromagnético.La radiación electromagnética se produce por la interacción de campos eléctricos y magnéticos derivados de la actividad cuántica de los átomos. El espectro electromagnético se extiende desde las ondas de mas baja energía(ondas largas) hasta las mas energéticas(ondas cortas). Así tenemos longitudes de onda largas que corresponderían a los sistemas menos energéticos,como las ondas de radio,pasando por el infrarrojo,la luz visible,los UV ,Rayos X y llegando a las ondas mas cortas y energéticas que son los rayos gamma. Una forma de caracterizar las ondas electromagnéticas es por medio de su longitud de onda y su frecuencia: la longitud de onda se puede definir como la distancia entre dos máximos consecutivos de la onda,mientras que la frecuencia es el numero de ondas que pasan por un punto fijo del espacio por unidad de tiempo y se mide en hercios.

espectro electromagnético

Cada una de estas ventanas del espectro electromagnético proporciona información sobre la constitución y condiciones de los astros que pueblan el universo.Es normal que los objetos mas destacados en unas longitudes de onda sean invisibles en otras, o que un objeto pueda emitir en varias longitudes de onda,la causa la encontramos en que los procesos físicos de emisión de cada una de las regiones del espectro son completamente distintos aunque se puedan manifestar juntas en un mismo objeto;por ejemplo,los rayos gamma son resultado de procesos de emisión en núcleos atómicos excitados,mientras que en las ondas de radio, la emisión suele ser debida a la aceleración de electrones en el interior de campos eléctricos. También hay objetos que pueden emitir en todos los rangos del espectro electromagnético,siendo normalmente fenómenos donde se libera gran cantidad de energía,como por ejemplo, los núcleos de galaxias activas asociados a agujeros negros supermasivos.

Hay que decir que hasta mediados del siglo XX,el conocimiento del cosmos procedía de la pequeña ventana que nos ofrece la luz visible,lo que limitaba el conocimiento global,aun asi ,la astronomia se desarrollo considerablemente con la mejora de los telescopios ópticos. La apertura de nuevas ventanas al universo ha producido descubrimientos relevantes,en muchas ocasiones completamente inesperados.Tal es el caso del descubrimiento de los pulsares o de la radiación de fondo cosmologica,que tanta repercusion a tenido en la nueva visión del universo.Veamos estas otras astronomías, mas en detalle.

La radioastronomia nació en 1930 cuando el ingeniero de telecomunicaciones Karl Jansky realizaba un estudio para los laboratorios Bell sobre el origen de las interferencias que inundaban las comunicaciones transatlánticas. Jansky construyó un antena muy direccional y pudo aislar el origen de muchas señales, e identificarlas,pero había una señal radioeléctrica que Jansky no lograba asociar a ningún fenómeno conocido. Averiguo que esta señal era cíclica y aparecía con una periodicidad de 23h 56m, concretamente el periodo de rotación terrestre. Con la ayuda de un planisferio determino que las interferencias coincidían con la salida por el horizonte de la constelación de Sagitario,sin saberlo ,Jansky fue el primer hombre que había detectado señales procedentes del centro de la Galaxia.

Antena direcional de Karl Jansky

El trabajo de Karl Jansky fue olvidado por la comunidad científica ,excepto por el radio aficionado norteamericano Grote Reber. Reber se intereso por las señales de radio procedentes del cielo, y con su antena parabólica casera, se dedico a hacer un mapa del cielo en frecuencia de radio.Por este trabajo se le considera el pionero de la radioastronomia.

A partir de aquí muchos astrónomos se interesaron por el tema, y gracias a los avances en el campo militar de nuevos sistemas de radio transmisiones y radar, debido a la II guerra mundial,los científicos pudieron adquirir tecnología que amplio mucho la calidad de las observaciones de radio.De un hecho desgraciado y horrible,como una guerra,surgió un uso positivo de una tecnología bélica,lo que demuestra que la tecnología no es de por si mala ni buena,solo depende del uso que se le de.

En pocos años ,el universo mostró una cara oculta y desconocida hasta entonces;explosiones monstruosas en el Sol,la observación de meteoros y la exploración de la superficie de los planetas por medio del radar,la estructura de la galaxia,el universo extragalactico y muchas otras maravillas más.La radioastronomia ha resultado clave, hoy en día, para el descubrimiento de la emisión de las moléculas que componen el medio interestelar, que incluye moléculas orgánicas,entre las que se encuentran algunas de las que forman la base de la química de la vida.

VLA(Very Large Array). observatorio radioastronomico de interferometria. Combina el uso simultaneo de varias antenas.

La astronomía de altas energías;ultravioleta,rayos x y gamma,apareció con el desarrollo de la astronautica. Como podemos ver en el cuadro del espectro electromagnético,este tipo de radiaciones no puede llegar a la superficie de la Tierr,nuestra atmósfera resulta un eficaz filtro contra este tipo de radiaciones, que por otra parte serian letales para la vida.

La astronautica es otra tecnología derivada de la II guerra mundial,permitio poner en orbita observatorios astronómicos,más allá de los efectos perturbadores de la atmósfera. A partir de 1945,todas las caras del universo estuvieron a disposición de la humanidad.

Los primeros experimentos de astronomía ultravioleta y de rayos X se realizaron por medio de cohetes alemanes V-2 modificados,aunque duraban pocos minutos,los resultados obtenidos dieron razones objetivas a los científicos para empezar proyectos de más calado.

Los primeros satélites de observación astronómica hicieron historia,como por ejemplo los satélites Einstein,Uburu,IUE y Compton,sus observaciones han permitido estudiar con otra perspectiva el universo conocido y también descubrir nuevos objetos extraños, inimaginables antes de su descubrimiento.Hoy en día son comunes los observatorios espaciales que orbitan la tierra.Con los resultados obtenidos tenemos una visión más global del universo,el cosmos deja de ser un lugar aparentemente apacible para mostrarse como un lugar donde se dan fenómenos extremadamente violentos y donde se liberan descomunales cantidades de energía. Los telescopios orbitales se han convertido en la herramienta fundamental de la astronomía moderna. Podréis ver un listado y explicación de estos artefactos espaciales con más detalle pinchando aqui .

Aspecto de la Vía Láctea en diferentes longitudes de onda

Aunque casi toda la información que tenemos de los diferentes objetos celestes se obtiene por medio de la radiación electromagnética,existen algunos casos especiales en los que la información nos llega por otros medios. Así tenemos la obtención de muestras materiales,hasta ahora limitadas a la Luna y  algunos meteoritos,la detección de rayos cósmicos,de neutrinos y de ondas gravitatorias.

Los rayos cósmicos son núcleos atómicos procedentes del espacio intergalactico que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz y por tanto poseen gran cantidad de energía. Los rayos cósmicos no pueden penetrar la atmósfera,pero si que se pueden observar los efectos de su interacción con las partículas atmosféricas. En un principio se utilizaban globos a gran altura para registrar el aumento de radiación,en la actualidad se utilizan lo que se llaman telescopios Cherenkov. Su funcionamiento esta basado en el efecto Cherenkov,por el cual cualquier partícula que se mueva en un medio a mayor velocidad que la luz en ese mismo medio emite un haz de fotones,los rayos cósmicos cumplen este requisito al interaccionar con la atmósfera.La observación consiste en buscar esos destellos de luz Cherenkov,y dependiendo de su intensidad determinar la dirección y la energía del rayo cósmico que los ha producido.

Telescopio Cherenkov

Los neutrinos son partículas sin carga eléctrica y de masa extremadamente pequeña que interaccionan muy débilmente con la materia.En principio fue una partícula teórica predicha por el premio Novel itaiano Enrico Fermi. Debido a su bajo grado de interacción son muy difíciles de detectar y su existencia fue meramente teórica durante mucho tiempo.Para detectar neutrinos se utilizan grandes depósitos de lejía pura situados en minas a gran profundidad para evitar interferencias en su detección. La interacción de los neutrinos con el cloro produce trazas de argon que es lo que se puede medir.Hasta la fecha solo se han detectado dos fuente de neutrinos, una es el Sol y otra la supernova 1987A.

El ultimo tipo de astronomía que se practica  es de las ondas gravitatorias.La teoría de la relatividad general de Einstein predice que ciertos tipos de fenómenos muy violentos deberían emitir gran cantidad de energía en forma de ondas gravitatorias que deformarían el espacio-tiempo. Según esto podríamos detectar esta leve deformación desde la Tierra.

Desde que se iniciaron las observaciones de estas ondas solo se detectaron algunos casos de forma indirecta,hasta que en en año 2016 salto a los medios la detección de forma directa de estas ondas en el observatorio LIGO.A la fuente de emisión se la denomino GW150914 y esta asociada a un sistema binario de agujeros negros en interacción. Los detectores de ondas gravitatorias son de dos tipos: detectores de barras criogenicas  e interferometros láser,como el LIGO.El método usado en el LIGO se basa en medir con suma precisión la distancia desde un punto de control,el laboratorio,hasta un extremo del largo tubo por donde circula el laser,buscando anomalias en las medidas se detectan las ondas gravitatorias.Este tipo de medidas son tan delicadas que requieren un vació casi total en el interior del tubo.

LIGO .Se aprecian el laboratorio(edificio) y el tubo por donde circula el láser.

Ya sabemos que el universo no es solamente aquello que podemos ver con nuestros ojos,existe otro universo oculto a nuestra vista que resulta sorprendente y que,con su estudio, nos abrirá la puerta a nuevos descubrimientos que seguro nos fascinaran.