Instrumentación astro-ph.IM

Muy por encima de la Tierra vuela un satélite, y dentro de él hay un instrumento del tamaño de un armario pequeño. Atrapa partículas que han viajado durante miles de millones de años a través de la galaxia y finalmente chocan contra el detector. Estas partículas se llaman rayos cósmicos y traen noticias de lejanas explosiones estelares.

La Galaxia es un bosque en el que los pájaros no empiezan a cantar de inmediato. Primero deben crecer los árboles: las estrellas, alrededor de las cuales con el tiempo aparecen los planetas. La ecuación de Drake calcula cuántos pájaros podrían estar cantando en este bosque ahora mismo, pero asume implícitamente que su número no cambia: lo que hay es lo que siempre ha habido.

En la taiga siberiana hay un centenar de trampas de luz, cada una del tamaño de una mesa pequeña, pero juntas cubren un kilómetro cuadrado. Por la noche, estas trampas miran al cielo y captan débiles destellos de luz que nacen cuando las partículas cósmicas chocan contra la atmósfera.

El radiotelescopio RATAN-600 es un anillo de cientos de paneles de aluminio en la ladera de una montaña en Karacháyevo-Cherkesia. En la primavera de 2018, su espejo captó ondas de radio de dieciséis enanas rojas — estrellas pequeñas, tenues, pero de vida muy larga.

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.

Una luciérnaga emite un destello que dura una diezmilmillonésima de segundo en algún lugar sobre la taiga siberiana. Ver algo así es imposible, pero la instalación TAIGA-HiSCORE, dispersa por un valle en el distrito de Tunkinsky, en Buriatia, intentaba captar precisamente esos destellos, aunque no de insectos, sino de las profundidades del cosmos.

Cada pocas horas, desde el desierto de Mojave, cerca de Madrid y cerca de Canberra, surgen hacia el cielo estrechos haces de ondas de radio. Es la NASA Deep Space Network: tres complejos de antenas que mantienen comunicación con las sondas de todo el sistema solar. En veinte años han acumulado 92,5 años de antena de transmisiones continuas.

En octubre de 2017, el telescopio Pan-STARRS en Hawái detectó un objeto que se movía demasiado rápido como para pertenecer al sistema solar. Era 1I/ʻOumuamua, el primer visitante interestelar registrado por astrónomos. Desde entonces, se le han sumado otros dos: el cometa 2I/Borisov y el objeto 3I/ATLAS.

En 2022, el telescopio Subaru fotografió un punto de luz a 100 unidades astronómicas de la estrella AB Aurigae. Al punto se le llamó planeta AB Aur b, pero la controversia no cesaba: ¿qué brilla exactamente, el planeta o el polvo que lo rodea?

La Luna no es solo un satélite, sino una potencial campana gravitacional. Cuando los cuerpos masivos colisionan, el espacio-tiempo tiembla, y ese temblor, las ondas gravitacionales, hace vibrar todo lo que encuentra a su paso.

Durante 36 días, el ciclón tropical Freddy azotó el océano Índico: el más longevo registrado en la historia. Los meteorólogos lo siguieron con satélites, aviones y estaciones terrestres. Pero un detalle se les escapaba a todos los instrumentos: la densidad exacta del aire en el corazón del vórtice. Y es precisamente eso lo que determina hacia dónde girará el ciclón mañana.

El telescopio ASKAP recopila en una sola noche datos sobre millones de fuentes de radio. Los algoritmos automáticos reconocen con seguridad los puntos compactos, pero se rinden ante las estructuras extendidas con chorros, puentes y burbujas.

La cola del cometa 3I/ATLAS, extendida por millones de kilómetros, está compuesta de gas enrarecido y diminutas partículas de polvo. A finales de octubre de 2025, dos sondas terrestres se sumergirán en ella: Europa Clipper y Hera. Ninguna fue diseñada para encontrarse con un cometa: Clipper viaja hacia una luna de Júpiter, Hera hacia un asteroide.

La lente de la cámara — no más grande que una moneda de cinco rublos. De las que se ponen en los teléfonos inteligentes, pero esta iba instalada en la sonda Hayabusa2 para aterrizar en un asteroide.

En el siglo XVIII, Уильям Гершель ya buscaba vida en Marte. Hoy, los astrónomos apuntan no a planetas, sino a artefactos, por ejemplo, sondas alienígenas que se esconden en el sistema solar. El problema es que detectar un objeto diminuto cerca del deslumbrante Солнцем es casi imposible.

En la infinita oscuridad del espacio interestelar, el planeta vagabundo WISE 0855 titila con un leve resplandor térmico, como una brasa que se enfría. Su temperatura está apenas una decena de grados por encima del punto de congelación del agua: si hubiera vida allí, vería un cielo sin sol, envuelto en una niebla helada perpetua.

El tipo de planeta más común en nuestra Galaxia son los mundos rocosos alrededor de otras estrellas, o exoplanetas, envueltos en el gas más simple, el hidrógeno. Su interior seguía siendo un misterio hasta que los científicos recrearon las condiciones del subsuelo en el laboratorio.

El telescopio James Webb ha recopilado miles de espectros de galaxias lejanas: las huellas dactilares de su luz. Para no ahogarse en esta diversidad, los astrónomos encargaron al programa que clasificara los hallazgos.

El horario del autobús se desfasa: si no lo compruebas, pierdes el autobús. Con los planetas de otras estrellas pasa lo mismo: sus tránsitos se desplazan gradualmente. El proyecto ExoClock reunió 30 000 observaciones desde la Tierra y el espacio para precisar el horario de 620 mundos lejanos. En el 45% de los planetas, los tránsitos estaban desfasados por horas.

La misión Comet Interceptor despega sin un objetivo fijo. La sonda se queda inmóvil en un punto de equilibrio cósmico, como un caza en alerta de combate: el motor está caliente, pero el despegue se produce solo cuando suena la alarma.

Imagina una estrella que parece bailar un vals con un compañero invisible: sus oscilaciones rítmicas, causadas por la gravedad de un satélite, son registradas por los instrumentos, pero el compañero en sí escapa a la observación.

Los astrónomos leen la historia de las galaxias a través de sus retratos. Antes se utilizaba o bien un largo análisis de la luz por colores, o bien rápidas fotografías con filtros, perdiendo los detalles de la forma.

La galaxia es como una ciudad de noche: la mayoría de las ventanas brillan constantemente, pero a veces un rascacielos se enciende con todas sus luces y se apaga de inmediato.

La masa curva el espacio-tiempo, como una piedra pesada que hunde el asfalto de una carretera. La luz, al pasar, rodea esa abolladura, su camino se alarga y se retrasa. Los astrónomos han observado este efecto Shapiro muchas veces cerca del Sol y los planetas. El nuevo plan propone reproducir el retraso en una mesa de laboratorio.

Cuando giramos una honda, hacemos girar la piedra. Su velocidad aumenta y, si soltamos el proyectil en el punto más bajo, llegará más lejos.

Imagine una membrana tensada como la piel de un tambor. Esta capta dos señales a la vez: ondas gravitacionales — el temblor del propio espacio — y las esquivas partículas de materia oscura.

Cuanto más separadas estén las antenas, más finos serán los detalles que captan. Al combinar sus señales, los astrónomos convierten varios instrumentos en un solo telescopio del tamaño de la distancia entre ellos. Añadiendo a las antenas terrestres una lunar, obtenemos un ojo virtual de 384 000 km de diámetro.

Dos gigantes negros giran y chocan: un temblor del espacio se propaga por el universo. Ese temblor lo captan los detectores de ondas gravitacionales. Pero en la señal puede esconderse algo más que la masa y la distancia: si las leyes de la física son ligeramente distintas en diferentes direcciones, la onda se distorsionará.

La luz de galaxias lejanas atraviesa las lentes de un telescopio como a través de una pila de cristales de ventana. Cada cristal está cubierto con una fina película para reducir los reflejos. Pero esta película actúa como un filtro polarizador: una componente de la onda de luz pasa un poco más libremente, la otra un poco peor.

Dos agujeros negros giran uno alrededor del otro, y su danza no siempre se parece a un vals regular. Si los agujeros giran sobre su propio eje, su órbita puede empezar a tambalearse, como una peonza a la que empujan y se inclina hacia un lado sin dejar de girar.

La luz de una estrella se extiende en una banda de arcoíris. Las líneas oscuras son cicatrices de elementos absorbidos, los picos brillantes son huellas de gas caliente. Así se ve un espectro, la principal pista en manos de un astrónomo.

El ruido del tráfico es un buen informante. Los vehículos aislados suenan como señales individuales, mientras que el tráfico denso se funde en un zumbido uniforme. De igual manera, las fusiones de agujeros negros generan ya sea estallidos aislados o un fondo continuo de ondas gravitacionales.

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.

Las ondas gravitacionales son el temblor del propio espacio, que generan, por ejemplo, los agujeros negros en colisión. Para escuchar ese temblor se construyen instalaciones gigantes con forma de L: el rayo láser recorre los dos brazos, se refleja en los espejos y regresa.

La materia oscura es un pegamento invisible que mantiene unidas a las galaxias. Ya en los años 1930, Fritz Zwicky sospechó de su existencia, y en los 1970 Vera Rubin demostró que sin ella las estrellas se dispersarían.

Una red neuronal, originalmente entrenada para separar ondas gravitacionales reales de interferencias en el detector de ondas gravitacionales, reconoce el desgaste de rodamientos por vibraciones sin reentrenamiento.

Los detectores de ondas gravitacionales normalmente comparan la señal con plantillas predefinidas, como si buscaran una melodía conocida en el ruido. Esto solo permite rastrear escenarios conocidos, como la fusión de agujeros negros.

Cuando una estrella masiva agota su combustible, colapsa y explota como supernova. Un instante antes de la catástrofe, del núcleo escapan neutrinos —partículas fantasma—. Viajan a través de la estrella y el espacio interestelar como un olor a humo, anunciando un fuego que estallará sólo minutos o días después.

Los radiotelescopios distribuidos por toda la Tierra captan ondas de agujeros negros lejanos. Pero dos telescopios situados casi uno al lado del otro solo ven una mancha borrosa: los detalles se les escapan. Normalmente, estos pares se consideran inútiles y se descartan. Pero es un error: incluso una mancha borrosa guarda pistas.

En el interior de una estrella moribunda, ocho veces más pesada que el Sol, unos días antes de la explosión final comienza una fiebre silenciosa. El núcleo de la estrella se contrae y se calienta, y de él escapan neutrinos, partículas diminutas que apenas interactúan con la materia.