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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.

El púlsar PSR J0614-3329 da 318 vueltas por segundo. Un punto en su ecuador vuela a unos 10% de la velocidad de la luz. Visto desde fuera, la estrella parece un faro que gira tan rápido que su haz se funde en un anillo continuo.

El bosque nocturno está lleno de luciérnagas, pero antes solo veíamos las que por casualidad se cruzaban con el haz de nuestra linterna. Así ocurría con las fuentes ultraluminosas de rayos X: puntos en otras galaxias que brillan en rayos X más de lo que podría emitir de forma estable un agujero negro de masa estelar.

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.

El escultor modela montañas con campos magnéticos y calor, pero la piedra se resiste. Una estrella de neutrones —remanente ultradenso de una explosión de supernova— en un sistema binario transfiere materia desde su estrella compañera.

Un faro no parpadea de manera uniforme, sino con impulsos brillantes y cortos. La estrella de neutrones en el sistema 4U 1323-62 es un faro de este tipo en el rango de los rayos X. Atrae gas de su estrella vecina y, cuando se acumula suficiente materia en su superficie, se produce una explosión termonuclear: un destello de rayos X.

La galaxia de Andrómeda es nuestro vecino grande más cercano y, al igual que la Vía Láctea, tiene un abrigo de gas invisible. Este abrigo de gas muy caliente y enrarecido se extiende a lo largo de cientos de miles de años luz. Verlo directamente es casi imposible: el gas es demasiado tenue.

El universo nos envía señales constantemente, pero muchas son demasiado débiles para percibirlas. Los neutrinos reliquia —partículas que quedaron del Big Bang— atraviesan la Tierra por miles de millones cada segundo, pero atrapar al menos uno es una hazaña al borde de lo posible.

La leche hirviendo se cubre de una nata temblorosa. Por sus movimientos se puede adivinar la fuerza del fuego bajo la cacerola y el contenido de grasa de la leche. De manera similar, los astrofísicos observan la antigua radiación de microondas —la luz más vieja que nos ha llegado de una época en que el universo tenía solo 380 000 años.

En la lejana galaxia del Cigarro hay un faro insólito. No brilla en el sentido habitual: sus rayos nacen en una nube ardiente alrededor de un agujero negro que devora la materia de una estrella compañera. Estos objetos se denominan fuentes ultraluminosas de rayos X. Su fulgor en rayos X es tan intenso que eclipsa a galaxias enteras.

En los centros de muchas galaxias se ocultan enormes agujeros negros. Los rodea una densa nube de plasma ardiente que emite un brillo intenso de rayos X.

Los neutrinos solares son partículas diminutas que nacen en el interior del Sol a razón de billones cada segundo. Atraviesan la Tierra casi sin notarla y durante mucho tiempo se los consideró absolutamente estables. Pero quizás también ellos puedan "envejecer": desintegrarse imperceptiblemente y desaparecer en su camino hacia nosotros.

En 1998, los físicos sorprendieron a los neutrinos en plena acción: la partícula cambia de tipo sobre la marcha. Esto solo es posible si tiene masa. Se convirtió en la única prueba de laboratorio de física más allá del modelo estándar. Pero cuánto pesa exactamente un neutrino sigue siendo un misterio.

En lo profundo del subsuelo, en el silencio de un criostato (un contenedor refrigerado), yacen cristales de plomo que una vez formaron parte de un barco romano antiguo. Este material apenas emite radiación de fondo: en dos mil años, los isótopos inestables se han desintegrado, y ahora es perfectamente puro para la caza de eventos rarísimos.

La mano invisible de la materia oscura comprime las galaxias en un abrazo gravitatorio, pero su naturaleza ha eludido la comprensión durante casi un siglo.

Una fotografía antigua, tomada en el momento del nacimiento del universo, nos trae su luz desde hace casi 14 mil millones de años. Esta imagen es la radiación cósmica de fondo, el eco enfriado del Big Bang. En ella quedaron registradas las mínimas irregularidades de las que más tarde crecieron las galaxias.

La historia comenzó con un desconcierto: en los años 30, Fritz Zwicky notó que los cúmulos de galaxias se comportaban como si ocultaran una enorme masa invisible.

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.

Un faro gira en medio de una niebla espesa. Su haz atraviesa la oscuridad, pero la niebla misma permanece invisible. Así, más o menos, buscan los astrónomos la materia oscura: no emite luz, pero puede influir en las señales que nos llegan.

Una estrella de neutrones es una ciudad del tamaño de Manhattan comprimida hasta tal densidad que una cucharadita de su materia pesa como el monte Everest. Para entender de qué está hecha por dentro, los científicos miden su radio. Pero hay un problema: muchas mediciones adolecen de errores sistemáticos, como si intentaras medir la altura de una persona que no deja de moverse e inclinarse.

Diminutas balas invisibles atraviesan el Sol de lado a lado, casi sin notar su materia. Son los axiones: partículas hipotéticas tan ligeras y escurridizas que se comparan con fantasmas.

La materia oscura aún escapa a la observación directa, aunque su gravedad mantiene unidas a las galaxias. Una hipótesis: está compuesta de axiones, partículas muy ligeras predichas por la teoría.

En las profundidades del mar Mediterráneo, donde el agua presiona con la fuerza de cientos de atmósferas, una red de esferas sensibles a la luz esperaba a un visitante poco común. Y llegó: un neutrino que atravesó la Tierra con una energía comparable al impacto de un ladrillo en vuelo.

En 1987, los astrónomos vieron el destello de una supernova en una galaxia vecina: la Gran Nube de Magallanes. Fue un regalo poco común: la explosión ocurrió lo bastante cerca como para captar no solo la luz, sino también los neutrinos (partículas casi imposibles de detectar que atraviesan la Tierra de lado a lado).

Cuando la materia se calienta a millones de grados, se convierte en plasma: una mezcla de electrones libres e iones, similar a una sopa hirviendo de partículas cargadas. No se puede mirar dentro de esa «sopa» con un termómetro común, pero se puede iluminar con rayos X.

Un haz de rayos X puede atravesar un trozo de metal opaco y mostrar dónde se esconden grietas o tensiones. Pero para distinguir esos defectos, hay que concentrar el haz en un punto muy pequeño, igual que una lupa concentra la luz del sol en un punto caliente. En el microscopio de rayos X, la lente hace el papel de la lupa.

La estrella de neutrones 4U 1735-44 engulle material de una estrella compañera. El material se arremolina formando un disco plano, como el agua que se va por el desagüe de una bañera. Pero este disco brilla en rayos X, y los astrónomos han podido medir por primera vez cuán 'peinada' está esa luz, es decir, cuán polarizada.

En el corazón mismo de la Vía Láctea, algo brilla continuamente en rayos gamma. Es una luz especial, con una energía de exactamente 511 mil electronvoltios. Esa energía surge cuando un electrón se encuentra con su antipartícula, un positrón, y ambos desaparecen dejando un destello de luz.

Un potente reflector ilumina una niebla espesa. El haz en sí no se ve, pero la niebla comienza a brillar débilmente, delatando la presencia del reflector.

En una galaxia lejana, a una distancia que la luz tarda 11 mil millones de años en recorrer, algo brilló. El telescopio de rayos X Einstein Probe detectó un estallido breve, como un pinchazo de aguja: duró solo unas pocas decenas de segundos.

La galaxia MCG+11-11-032 está relativamente cerca de nosotros: su luz tarda unos 150 millones de años en llegarnos. En su centro, como en la mayoría de las galaxias grandes, hay un agujero negro supermasivo. Pero hace unos años, a los astrónomos les surgió la sospecha: ¿y si fueran dos? El motivo fue el espectro de rayos X.

Cuando se comprime materia hasta presiones de millones de atmósferas y se calienta a miles de grados, deja de ser ni sólido ni gas. Es un estado denso y caliente, como en el interior de los planetas gigantes o en el momento del impacto de un meteorito. No se puede mirar directamente, pero se puede iluminar con rayos X y observar cómo los rayos se dispersan en los electrones.

En lo profundo de los Apeninos, en un tanque con tres toneladas de xenón líquido, algo tiembla imperceptiblemente cada pocos días.

Tras la muerte de una estrella masiva, se produce una explosión de supernova tan potente que un solo destello brilla más que toda una galaxia. En ese fuego nacen miles de millones de axiones, partículas invisibles que apenas dejan rastro. Cada segundo, billones de estas diminutas partículas atraviesan nuestro cuerpo sin que nos demos cuenta.

En un oscuro pozo bajo los Alpes italianos, un tanque contiene tres toneladas de xenón líquido. Cuando una partícula lo atraviesa, arranca de los átomos débiles destellos de luz y nubes de electrones. Siguiendo estas huellas, los físicos esperan ver la desintegración más rara: el núcleo de xenón-136 se convierte en bario-136, emitiendo dos electrones y ningún neutrino.

El agujero negro MAXI J1810-222 se comporta como una aspiradora gigante, pero con válvula de retención: atrae materia y parte de ella la expulsa de vuelta al espacio. Este "flujo inverso" —el viento estelar— ya lo habían notado los astrónomos, pero solo lo veían como una mancha borrosa en rayos X.

Un gigantesco embudo en el espacio aspira gas del entorno. Parte de ese gas no cae hacia el interior, sino que es expulsado de vuelta, como salpicaduras de agua hirviendo.

Un agente de aduanas no puede desmontar una maleta para saber qué hay dentro. La pasa por rayos X y, por las sombras en la pantalla, deduce: aquí hay metal, aquí materia orgánica. De manera similar, un inspector de futuros tratados de desarme nuclear debería verificar una ojiva sin abrirla y sin ver su contenido secreto. Los neutrones son mejores que los rayos X para esta tarea.

Un temporizador de cocina hace tictac una vez por segundo. La estrella de neutrones SRGA J144459.2-604207 hace tictac 448 veces por segundo: es su propia rotación, y se percibe en los estallidos de rayos X. En 2024, la estrella despertó y comenzó a lanzar explosiones termonucleares en su superficie, como una olla hirviendo que burbujea.

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.