X. LAS ASTRONOMÍAS INVISIBLES

EL SER humano ha aprendido mucho del Universo aun cuando sólo ha estado físicamente presente en una muy pequeña parte de su historia. Esto ha sido posible gracias a un fenómeno físico maravilloso: la luz.

Los astros emiten luz que el astrónomo capta y estudia con sus telescopios e instrumentos. Sin tener en sus manos una muestra del astro estudiado, el científico puede averiguar su temperatura, su densidad, su composición química, todo gracias a la luz. La explicación a este aparente milagro es que la luz nos trae información muy precisa sobre las condiciones físicas del cuerpo que la emitió. Por ejemplo, conforme un metal es calentado a mayores temperaturas, su color pasa de rojo a amarillo. Un técnico experimentado puede estimar la temperatura de un metal con sólo ver el color de la luz que emite.

Basado en los mismos principios, un astrónomo puede estimar la temperatura de una estrella a partir de su color. El Sol, de color amarillo, tiene una temperatura de 6 000 grados absolutos en su superficie. En cambio, la rojiza Betelgeuse tiene una temperatura superficial de aproximadamente 3 000 grados y el tono azulado de Rigel implica una superficie más caliente, a unos 12 000 grados.

Por supuesto, el análisis de la luz proveniente de los astros se hace de manera más rigurosa y cuantitativa. Mediante los instrumentos adecuados, el rayo de luz es descompuesto en sus colores básicos formando el espectro de la estrella. La intensidad relativa de estos colores entre sí nos dice qué temperatura tiene la estrella estudiada. La presencia de "rayas" espectrales (bandas oscuras en el espectro) en sitios bien determinados revela la presencia de elementos químicos. Este tipo de estudios ha avanzado tanto que se dice, sin exageración, que conocemos mejor la composición química de la superficie de las estrellas que la del interior de la Tierra.

El estudio de la luz ha sido a través del tiempo la herramienta principal para conocer mejor al Universo. Pero esto no es todo. La naturaleza guardaba una agradable sorpresa que comenzó a develarse a fines del siglo pasado. Dicho de manera muy breve existen otras formas de "luz", otras radiaciones que el ojo no puede captar pero que pueden estudiarse con los aparatos adecuados. Estas radiaciones invisibles traen, como la luz, importante información sobre las características del objeto que las emitió.

La radiación que nosotros llamamos luz, junto con las otras radiaciones invisibles, forman parte del fenómeno llamado radiación electromagnética. Esta radiación está constituida por fotones. Cuando los fotones tienen un tamaño (o longitud de onda) de entre 0.3 y 0.7 micras, el ojo humano los puede detectar. Si tienen longitud de onda mayor o menor pasan desapercibidos. Los fotones a los que el ojo humano es sensible tienen longitudes de onda muy pequeños (una micra es una millonésima de metro).

Tomando en cuenta su longitud de onda, se acostumbra dividir a la radiación electromagnética en seis partes, que mostramos en la Figura 29. La parte visible del espectro es la más familiar para nosotros, pero las otras radiaciones se presentan cada vez más en nuestra vida diaria. Veamos algunos ejemplos. Las útiles ondas de radio se usan para comunicaciones de todo tipo. También son las empleadas en los hornos de microondas para calentar alimentos de manera muy rápida. Los rayos X son otra forma útil de la radiación electromagnética con sus diversas aplicaciones médicas.

Longitud de onda en centímetros.

Figura 29. El espectro electromagnético se divide en seis regiones, de acuerdo a la longitud de onda de los fotones que constituyen la radiación.

Lo que quisiéramos enfatizar en el marco de la astronomía es que todas estas radiaciones son, en cierto modo, como colores invisibles. Obedecen las mismas leyes físicas que la luz (por supuesto, toda radiación electromagnética viaja a la velocidad de la luz) y como ella, nos informan sobre el objeto que las emitió.

¿Emiten los diversos cuerpos cósmicos las otras radiaciones además de la luz? Por supuesto que sí. El Sol emite la mayor parte de su energía en forma de luz, pero también emite en menor grado las otras radiaciones. No fue fácil averiguar esto. Para detectar las radiaciones invisibles es necesario construir un detector especial muy sensitivo. Estos detectores sólo han podido construirse en las últimas décadas. Mas aún, la atmósfera de la Tierra es transparente sólo a algunas de las radiaciones (véase la Figura 30) y fue necesario utilizar aviones, globos y más recientemente satélites (véase la Figura 31) para estudiarlas. Volviendo al Sol, su imagen hecha a partir de los rayos X que emite es muy diferente a la imagen que estamos acostumbrados a ver (véase la Figura 32).

Figura 30. Las diversas radiaciones que forman el espectro electromagnético tienen distintos grados de penetración en nuestra atmósfera. Sólo la radiación visible (luz) y la radiación de radio llegan fácilmente hasta la superficie de la tierra.

Figura 31. En este dibujo el transbordador espacial de los EUA coloca en órbita a un satélite astronómico.

Figura 32. Esta imagen del Sol, hecha a partir de su emisión de rayos X, nos muestra una estructura muy diferente a la que puede verse en las fotografías tomadas a partir de su radiación visible.

Como en el ejemplo del Sol, las astronomías invisibles pueden complementar y enriquecer nuestra comprensión de objetos ya conocidos pero su real valía se hizo evidente al dar respuesta a la siguiente pregunta: ¿existirían fenómenos en el Universo que no emitiesen luz, pero sí otra de las radiaciones, y que por lo tanto hubiesen permanecido invisibles aun al mejor de los telescopios? La respuesta es que sí, que son muchos los fenómenos que habían permanecido invisibles. Cada una de las cinco astronomías invisibles ha aportado el descubrimiento de fenómenos que han estado ocurriendo desde hace miles de millones de años, pero que nosotros conocemos hace unos cuantos. Algunos ejemplos de estos fenómenos invisibles son los pulsares, la radiación cósmica de fondo, y los discos de acreción en sistemas binarios de estrellas.

El cielo se vería muy diferente si nuestros ojos pudiesen captar otra radiación en lugar de la visible. Para ejemplificar esto, hemos marcado en los mapas respectivos los cinco objetos más brillantes en ondas de radio, en el visible, y en rayos X (véase la Figura 33). Los mapas son totalmente distintos. Mientras el cielo visible está dominado por las familiares estrellas, el cielo en ondas de radio está dominado por remanentes de supernova y radiogalaxias, y el de rayos X por sistemas binarios de estrellas. En la actualidad, se estudia al Universo en todas las ondas electromagnéticas.

Figura 33. En estos tres mapas mostramos los cinco objetos más brillantes del cielo en ondas de radio (arriba), en luz visible (centro) y en rayos X (abajo). Si nuestros ojos fueran sensibles a las distintas radiaciones de la luz, veríamos un Universo muy diferente.