telescopio Fermi

Un faro en el borde de la galaxia parpadea sin horario: a veces permanece en silencio durante años, y en un solo día emite cientos de destellos. Un faro así necesita un vigilante que no duerma ni se distraiga.

Los rayos gamma son la luz más energética del universo. Pero una parte de ellos, de energía intermedia, permaneció invisible durante mucho tiempo: los instrumentos no podían captarlos, y en el cielo quedaba un vacío. Los científicos lo llaman el 'hueco del MeV', por la unidad de energía que transportan estos rayos.

Un enorme estadio lleno de gente vestida de negro. Estás afuera y tratas de entender qué ocurre dentro, aunque no ves a ninguna persona. Pero si dos personas chocan e intercambian camisetas brillantes, notarás un destello de color.

El universo se asemeja a un enorme andamiaje invisible. No lo vemos directamente, pero sabemos que existe: las galaxias y los cúmulos se mantienen unidos gracias a él. Ese andamiaje es la materia oscura. La versión más popular sostiene que es "fría" y está compuesta por partículas pesadas y lentas.

En las profundidades del hielo del Polo Sur, a casi dos kilómetros y medio de profundidad, funciona un telescopio poco común. No apunta al cielo, sino a través de la Tierra. Su objetivo son los neutrinos, partículas casi imposibles de detectar que atraviesan planetas y estrellas de lado a lado sin interactuar con nada.

Ocho puntos brillantes en el cielo radioeléctrico. Son el mismo cuásar HS 0810+2554, cuya luz atravesó una lente gravitacional: una galaxia masiva en primer plano.

El cielo de rayos gamma captado por el telescopio Fermi es una grandiosa sinfonía de miles de fuentes. Aquí las pulsaciones rítmicas de púlsares, los potentes acordes de núcleos activos de galaxias, pero sobre todo objetos no identificados, cuya parte sigue siendo un misterio.

Hace medio siglo, Fritz Zwicky notó que la materia visible en los cúmulos de galaxias era catastróficamente insuficiente para explicar la gravedad.

En algún lugar del cosmos, un faro de radio destella por una fracción de segundo y se apaga. Estas señales se denominan estallidos rápidos de radio. Provienen de otras galaxias y duran desde microsegundos hasta milisegundos. En ese instante, el estallido libera tanta energía como las explosiones más potentes en estrellas de neutrones de nuestra Vía Láctea.

En la constelación del Águila, a unos 40 mil años luz de nosotros, funciona uno de los aceleradores naturales más potentes de la Galaxia. Se trata del microcuásar GRS 1915+105, un par formado por una estrella normal y un agujero negro.

Hace casi quince años, el telescopio de rayos gamma Fermi registró unas misteriosas «burbujas» — gigantescos grumos de plasma, como inflados por pulmones invisibles, que se elevan decenas de miles de años luz desde el centro de la galaxia.

El Universo es una inmensa orquesta que interpreta la partitura de la expansión. Las galaxias se alejan al compás de una música inaudible de energía oscura.

Las ondas gravitacionales son vibraciones del propio tejido del espacio-tiempo, similares a las oscilaciones de una gigantesca cuerda cósmica.

En el corazón mismo de la Vía Láctea algo brilla, pero no con luz estelar, sino con rayos gamma invisibles al ojo.

La teoría de la gravedad de Einstein explica cómo la masa hace que el espacio y el tiempo se curven. La fidelidad de estas ideas se ha comprobado cerca de la Tierra, pero las pruebas más rigurosas son posibles cerca de los agujeros negros, donde las distorsiones alcanzan el límite.

El estallido de rayos gamma GRB 221009A brilló con tal intensidad que fue apodado "el más brillante de todos los tiempos". El observatorio LHAASO detectó fotones gamma de este evento con energías de hasta 13 TeV, miles de veces mayores que las energías de las partículas en un equipo de rayos X.

El telescopio Ферми registró durante 17 años la radiación gamma de los núcleos activos de галактик con gigantescos чёрных дырами en el centro. El brillo de sus jets se asemeja a una cacofonía caótica: cambia sin cesar.

Las luciérnagas destellan en un bosque oscuro: se ve cada destello, pero no el vuelo. El microscopio de gas cuántico puede mostrar átomos fríos individuales, como esas luciérnagas. Pero hasta ahora no podía decir a qué velocidad se movían. Ahora los científicos han encontrado la manera de solucionarlo.

La materia oscura es una sustancia invisible que impide que las galaxias se dispersen. Si sus partículas se desintegran ocasionalmente cerca del Sol, expulsan chorros de partículas rápidas — como martillos invisibles golpeando la luz.

Los rayos gamma con energías superiores a cien billones de electronvoltios son como piedras lanzadas con una fuerza increíble. Durante mucho tiempo se creyó que solo los protones —partículas pesadas aceleradas en aceleradores cósmicos— podían lanzar esas "piedras". Pero un nuevo trabajo muestra que a veces bastan los ligeros electrones.

La luz de un láser es como una fila perfectamente alineada de soldados en un desfile: todas las ondas oscilan en el mismo plano. Esa luz se llama polarizada. En el nuevo trabajo, los físicos obtuvieron por primera vez rayos gamma polarizados al hacer colisionar electrones con un potente pulso láser.

Un estallido de rayos gamma es como un disparo de un cañón cósmico: un destello breve pero cegador que durante unos segundos eclipsa a una galaxia entera. Pero si lo observamos en el rango gamma más duro (fotones con energía superior a un gigaelectronvoltio), la señal a menudo se pierde en el ruido, como un susurro en una sala ruidosa.

Los físicos encerraron una nube de átomos de litio entre espejos. La luz rebota en su interior, como en una sala de ecos, forzando a los átomos a emitir sincrónicamente: se produce superradiancia, similar a un coro donde las voces se fusionan en un único estruendo.

En octubre de 2022, el cosmos organizó un espectáculo de fuegos artificiales que todos los detectores de la Tierra notaron. La explosión, bautizada como GRB 221009A, fue tan brillante que la llamaron «la más brillante de la historia de las observaciones».

Veintiocho segundos: eso fue lo que tardó una cámara automática en apuntar hacia un destello en una constelación cuya luz había viajado más de nueve mil millones de años.

Los rayos gamma son los destellos de luz más energéticos que nacen en las profundidades de los átomos. Su energía es como una huella dactilar: cada elemento radiactivo tiene su propio patrón. Pero medir ese patrón con alta precisión es como pesar un grano de arena en una balanza colocada sobre un camión que vibra.

La materia oscura es como un pegamento invisible que mantiene unidas a las galaxias. No emite luz, pero si sus partículas chocan, puede destellar radiación gamma.

Un bombero con una cámara térmica ve el foco del incendio a través del humo. Pero, ¿cómo ver una fuente de radiación que no huele, no brilla y no calienta? Las cámaras gamma resuelven este problema: captan los rayos gamma emitidos por sustancias radiactivas y superponen su "huella" sobre una fotografía normal.

En un acelerador de partículas, los electrones recorren un círculo a casi la velocidad de la luz. Cuando uno de estos electrones choca con un fotón —una partícula de luz—, el fotón rebota como una pelota contra un camión en movimiento y sale con mucha más energía.

En octubre de 2022, el detector espacial GECAM-C registró el potentísimo estallido de rayos gamma GRB 221009A: una explosión que durante un breve tiempo se convirtió en la fuente más brillante de rayos gamma del cielo. Pero lo más interesante comenzó después: el instrumento captó una serie de destellos adicionales, y uno de ellos resultó ser récord.

Hace siete mil millones de años, un agujero negro en el centro de una galaxia generó un estallido de rayos gamma, la radiación más energética, de una potencia increíble. Su luz, tras atravesar distancias cósmicas, llegó a los telescopios MAGIC en diciembre de 2017.

La luz de galaxias galaxias lejanas, al atravesar cúmulos de materia, se distorsiona, como el fondo de una piscina se fragmenta con las ondas del agua. Los astrónomos miden estas curvaturas apenas perceptibles de la forma y obtienen un mapa de las «ondulaciones» gravitacionales.

Lanza guijarros a lo largo de una hilera apretada de postes: rebotan en un denso rocío. Lánzalos en ángulo y se dispersan. Los rayos gamma en un cristal hacen lo mismo: generan cascadas de partículas que se extienden a menos que las filas atómicas del cristal estén perfectamente alineadas. Alinéalas con la precisión de un cabello y la cascada se enfoca en un haz estrecho.

En la fragua del herrero, un chorro de aire aviva las brasas y las ondas de choque expulsan burbujas de gas incandescente. En los centros de las galaxias, un agujero negro supermasivo dirige el mismo proceso.

Cuando una estrella masiva agota su combustible termonuclear, su núcleo colapsa y las capas externas son expulsadas al espacio a velocidades de miles de kilómetros por segundo. Así nace un resto de supernova: una nube en expansión de gas comprimido por ondas de choque que se extiende a lo largo de años luz.

En el centro de la Vía Láctea hierve un caldero estelar gigantesco. Allí nacen y mueren astros masivos: cada muerte es una explosión de supernova que lanza al espacio nubes de partículas cargadas. Estas partículas, aceleradas casi a la velocidad de la luz, chocan con gas y radiación y emiten luz gamma, la más energética de la naturaleza.

Durante siete horas seguidas, un telescopio espacial de rayos gamma registró destellos que no querían terminar. Así comenzó la historia de GRB 250702B, el estallido de rayos gamma más largo de la historia de las observaciones. Los estallidos típicos duran segundos, o a lo sumo minutos. Este se extendió durante 25 000 segundos, duplicando el récord anterior.

Cada segundo, decenas de partículas del espacio atraviesan nuestro cuerpo. La mayoría son protones ligeros, pero también hay núcleos atómicos más pesados: carbono, oxígeno, hierro. Nacen en explosiones estelares y viajan hacia la Tierra durante millones de años.