lhaaso

En el sótano del laboratorio zumba un imán de 8 teslas. Dentro, como una campana en un campanario, cuelga un cilindro hueco de cobre afinado a una única nota. Si un axión, partícula de materia oscura, pasara cerca, el cilindro respondería con un débil tañido.

Una tormenta en las capas altas de la atmósfera dura millonésimas de segundo. Un rayo cósmico, un protón o un núcleo de helio, golpea las moléculas del aire y hacia abajo viaja un enjambre de partículas. La mayoría se mantienen juntas, pero a veces una partícula recibe tanta energía que se adelanta.

El cielo nocturno en luz de neutrinos se asemeja a un lienzo en el que trabajan dos manos. Una sostiene un pincel ancho y suave: son los restos de supernova, las envolturas que quedan tras las explosiones estelares. La otra aprieta una pluma fina y dura: los microcuásares, sistemas binarios donde un agujero negro enrolla materia en chorros estrechos.

El púlsar PSR J1740+1000 es una estrella del tamaño de una ciudad que gira más rápido que una batidora de cocina. Tras la explosión de una supernova, quedó un núcleo denso que acelera partículas hasta velocidades cercanas a la de la luz.

Imagina una lámpara escondida detrás de un gran acuario lleno de agua. No ves una única fuente de luz, sino varios reflejos y refracciones: el agua desvía la trayectoria de los rayos.

En lo alto de las montañas, donde el aire es transparente y silencioso, los físicos se preparan para cazar a unos invitados escurridizos del cosmos: los neutrinos. Estas partículas, como fantasmas, atraviesan la Tierra sin apenas dejar rastro. Pero a veces un neutrino choca contra un átomo y genera una lluvia de partículas que puede verse.

El universo es una gigantesca sala de conciertos, donde en lugar de paredes y balcones flotan nubes invisibles de materia oscura. Este conjunto arquitectónico no es estático: refracta y dispersa la «música» que lo atraviesa: las ondas gravitacionales de la fusión de agujeros negros.

La luz de una estrella lejana lleva consigo el susurro silencioso de las atmósferas de los planetas que la orbitan. Captarlo ha sido durante mucho tiempo como intentar distinguir un susurro en una catarata rugiente.

Durante mucho tiempo, los astrónomos buscaron las «fábricas» de los rayos cósmicos más energéticos — partículas que llevan en su interior un macromundo comprimido al tamaño de un núcleo atómico. Las sospechas recaían sobre colosales regiones de formación estelar como Cygnus OB2, donde chocan los vientos de jóvenes gigantes.

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.

En el corazón de la Galaxia, a unos 7 mil pársecs de distancia, se esconde un verdadero acelerador natural. Es una estrella de neutrones con una rotación frenética — el púlsar PSR J1849-0001, remanente de la explosión de una supernova.

Escuchar el cosmos significa armarse de paciencia y afinar el oído. Los astrónomos eligieron para ello el instrumento de baja frecuencia más sensible: el conjunto de antenas OVRO-LWA, 352 antenas dipolo dispersas a lo largo de dos kilómetros y medio en el desierto de California.

En los años 1930, Fritz Zwicky fue el primero en notar que las galaxias en cúmulos se movían demasiado rápido — las sostenía algo invisible. Más tarde, Vera Rubin midió la rotación de galaxias espirales y confirmó que el cosmos está impregnado de materia oscura.

Hace casi 12 mil millones de años, cuando el Universo vivía su turbulento «mediodía cósmico» —la era de máxima formación estelar—, en el corazón de una galaxia se encendía el cuásar WISSH13.

La aurora boreal es como un teatro lejano: la función puede estar en marcha, pero si el espectador la ve o no depende del telón. El telón aquí son las nubes y la luz de la Luna. Antes, los pronósticos intentaban adivinar a la vez si había aurora y si las condiciones de observación eran buenas, mezclándolo todo en un mismo saco.

Una lupa concentra la luz del sol en un punto brillante. Si el cristal tiene un diminuto defecto, el punto de luz se distorsiona. Así funciona, más o menos, el lente gravitacional: una galaxia masiva curva los rayos de luz de una fuente más lejana, creando una imagen ampliada y a veces distorsionada.

En una noche oscura, sobre la pampa uruguaya, estalla silenciosamente una bola deslumbrante. Vuela durante unos segundos, despidiendo chispas, y se apaga en algún lugar tras el horizonte. Es un bólido — un fragmento grande de asteroide que irrumpe en la atmósfera. Si sobrevive a la caída, un meteorito llegará al suelo.

El radiotelescopio FAST, en China, es un plato gigante de medio kilómetro de diámetro, escondido en un embudo natural entre montañas.

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.

La luz de una galaxia lejana ha viajado hasta nosotros durante 13,4 mil millones de años. El telescopio James Webb la capturó y la descompuso en colores. En el espectro se ve una línea brillante de hidrógeno, como una huella dactilar que dice: la galaxia GS-z13-1-LA está formando estrellas activamente.

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.

Los rayos cósmicos no son luz, sino partículas cargadas que bombardean la Tierra desde todas direcciones. La mayoría son protones (núcleos de hidrógeno), pero también hay núcleos más pesados: de helio, nitrógeno, hierro.

En lo profundo de la constelación del Águila se esconde una nebulosa que parece una burbuja que se infla. La infla una diminuta estrella del tamaño de una ciudad: un púlsar que da varias vueltas por segundo y pierde energía de rotación. Normalmente, estas burbujas brillan exactamente con la intensidad que permite su púlsar.

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.

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».

Las ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo, que se propagan desde sus fuentes como los círculos en el agua al arrojar una piedra. Cuando una onda pasa junto a una galaxia, su trayectoria se curva, tal como las ondulaciones del agua al encontrarse con una roca sumergida.

En una cocina donde se cocina sopa, se fríe carne y se hornea pan a la vez, todo ocurre en una misma olla. Así se ve aproximadamente la zona molecular central (ZMC), una densa acumulación de gas en el corazón mismo de la Vía Láctea.

Los rayos cósmicos son partículas cargadas que bombardean continuamente la Tierra desde las profundidades del espacio. Cuando una de estas partículas entra en la atmósfera, choca con los núcleos del aire y genera toda una cascada de partículas secundarias: electrones, muones, fotones.

En las profundidades de los Apeninos italianos, bajo toneladas de roca, hay un cristal que capta cada desintegración del americio radiactivo. El americio emite rayos gamma con una energía de 59,5 kiloelectronvoltios, como un timbre muy agudo que siempre suena igual.

Las galaxias, como gigantescos remolinos, a veces chocan y se fusionan. En ese caos, el gas se comprime, estallan nuevas estrellas y en el mismo centro nace un brillante radiofaro. Su luz —no visible al ojo, sino ondas de radio— se abre paso a través del polvo y el gas, como una sirena a través de la niebla.

Durante tres años seguidos, cada noche, los telescopios miran hacia un mismo punto del cielo. Allí se encuentra la galaxia Mrk 421, desde cuyo núcleo surge un chorro de partículas dirigido casi exactamente hacia la Tierra. Estos objetos se llaman blazares.

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.

Las partículas cósmicas con energías millones de veces superiores a las que pueden alcanzar los aceleradores terrestres chocan contra la atmósfera y producen una lluvia de partículas secundarias. Esa lluvia emite ondas de radio que captan antenas en el suelo.

De noche el cielo nunca es completamente negro. Incluso lejos de las ciudades, las capas altas de la atmósfera brillan débilmente: la luz solar hace que los átomos de hidrógeno emitan un resplandor rojizo que los astrónomos llaman emisión geocoronal.

En las frías nubes entre las estrellas, donde nacen nuevos astros, se lleva a cabo un trabajo químico invisible. Moléculas simples chocan, intercambian átomos y se ensamblan en cadenas que más tarde podrían formar parte de planetas. Una de esas cadenas es el ion NCCO+, compuesto por nitrógeno, dos carbonos y oxígeno.

Dos galaxias se acercan como una pareja de bailarines que se separan y vuelven a atraerse. En el momento de un acercamiento especialmente íntimo, su gas se comprime y de sus entrañas emerge una brillante luz ultravioleta. Esto es precisamente lo que ocurre en el sistema Hara 11, la pareja de galaxias en fusión más cercana a nosotros que deja escapar esa luz.

El universo primitivo era una sopa caliente de partículas y luz. En esa sopa, las ondas sonoras —oscilaciones de densidad— se expandían desde los cúmulos de materia como círculos en el agua. Cuando el universo se enfrió, esas ondas se congelaron, dejando una huella en la distribución de las galaxias: hay un poco más de ellas a cierta distancia unas de otras.

Moviéndose por la Galaxia, el sistema solar a veces se sumerge en densas nubes interestelares — acumulaciones de hidrógeno tenue y polvo.

Para detectar vida en otros planetas no es necesario buscar oxígeno en el aire. Los seres vivos colorean la superficie de sus mundos: las plantas terrestres de verde, las bacterias de violeta. El futuro telescopio espacial HWO captará estas «pinturas de la vida» en los exoplanetas.

Los neutrinos son partículas fantasma: predichos por el Стандартной моделью, apenas interactúan con la materia. Atraparlos es como escuchar un susurro en medio del estruendo de una cascada.