'XMM-Newton': ojos de oro para observar el universo caliente
Los telescopios de rayos X desvelan las condiciones más extremas del cosmos
El Sol, las estrellas, las galaxias, los restos de las supernovas, el tenue gas que llena el espacio intergaláctico, el gas en la proximidad de agujeros negros... todos ellos emiten rayos X, similares a los que se utilizan para hacer radiografías. Detectando esos rayos X que vienen del cielo y fotografiándolos, los astrónomos obtenemos mucha información. De hecho hay objetos y procesos que prácticamente sólo se pueden estudiar en su totalidad con telescopios de rayos X. Se trata, en concreto, de algunos de los fenómenos más violentos y energéticos que se dan en el cosmos: la caída de materia en agujeros negros, los efectos de explosiones de supernova en su entorno... Los telescopios de rayos X, como el XMM-Newton de la Agencia Europea del Espacio (ESA), están desvelando la faceta más extrema, caliente e intensa del universo.
El telescopio 'XMM-Newton' capta luz de objetos que no habían sido detectados antes
Los rayos X son luz, pero diferente a la que somos capaces de ver con nuestros ojos, por eso los instrumentos que los astrónomos usamos para detectar los rayos X del universo son muy distintos a los que tienen los telescopios que todos conocemos.
La atmósfera de la Tierra es un paraguas que nos protege de los rayos X que provienen del cielo, por eso la astronomía que estudia el universo en esta clase de luz se ha de hacer desde observatorios situados en órbita. La ESA lanzó en diciembre de 1999 XMM-Newton, abreviatura en inglés de Misión Multi-espejo de rayos X, cuyo centro de operaciones científicas se encuentra a treinta kilómetros de Madrid, en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC).
La radiación X es luz muy energética, por eso precisamente se utiliza para hacer radiografías, ya que es capaz de atravesar los tejidos de nuestro cuerpo y sólo es detenida por los huesos. Podemos entender mejor lo que significa "luz de muy alta energía" con un ejemplo: cuando una barra de hierro se calienta hasta unos pocos cientos de grados, emite luz de un color rojizo; si se calienta aún más su color se va tornando más azulado. Si fuéramos capaces de calentarlo a un millón de grados sin que se fundiera, el hierro emitiría rayos X. Ésta es una regla que se aplica también en el universo: en aquellos lugares donde se originan rayos X podemos asegurar que hay condiciones extremas: bien las temperaturas son muy altas o bien hay electrones acelerados a velocidades muy grandes y posiblemente campos magnéticos grandes. Si buscamos procesos muy energéticos en el cosmos, esta luz es la adecuada para rastrearlos.
Cazando los rayos X del cosmos
Debido a su energía, los rayos X son difíciles de capturar: son ondas pequeñas que se "cuelan" entre los huecos atómicos. Para recoger muchos fotones X (un fotón sería como una "partícula de luz") no podemos utilizar espejos o lentes convencionales como los que se emplean en la astronomía que detecta luz visible, ¡los rayos X los atraviesan! ¿Qué puede entonces hacerse para enfocar fotones de rayos X?
XMM-Newton utiliza una técnica en la que se fuerza a los rayos X a que reboten, como lo hacen los cantos en la superficie de un lago, en la cara interna de espejos cilíndricos. Estos espejos son como barriles bañados en oro en su interior: los rayos X que entran en el barril, chocan con sus paredes y son desviados hacia un punto del plano focal. De esta forma se consigue construir una imagen de los rayos X provenientes del lugar al que apuntan los espejos. XMM-Newton tiene tres telescopios espaciales de rayos X, cada uno está formado por 58 de estos barriles. El tener tantos espejos le convierte en la misión de rayos X más sensible jamás enviada al espacio para observar el universo.
Este telescopio de rayos X capta luz de objetos que no habían sido detectados antes. Además, mide la energía de cada uno de los fotones de rayos X detectado, y logra así separar la luz X en sus distintos "colores", como un prisma separa la luz visible en los colores del arco iris.
Una década de descubrimientos y un largo futuro en el horizonte
XMM-Newton lleva ya casi 10 años de vida en el espacio. Ha detectado cientos de miles de fuentes de rayos X provenientes de casi todos los lugares del universo: desde objetos tan cercanos como algunos cometas o estrellas que están naciendo en nuestra galaxia, la Vía Láctea, hasta los confines más lejanos en donde los primeros agujeros negros gigantes se ven en rayos X. Unos y otros nos dan de esta manera pistas de cómo se han formando y de cuál es el origen y la evolución del universo mismo.
XMM-Newton ha desvelado sorpresas, como las propiedades inesperadas del gas muy caliente que llena el espacio entre galaxias atrapadas entre sí por su mutua atracción gravitatoria y que forman los cúmulos de galaxias. Estos cúmulos a su vez han mostrado en rayos X estructuras invisibles en otras longitudes de onda que ayudan a comprender el origen de la materia y energía oscuras. Y para el futuro, XMM-Newton abrirá una ventana a nuevos descubrimientos. Una de sus tareas futuras, ya comenzada, será la de mirar hacia estrellas jóvenes. La radiación X de estas estrellas modifica el disco que las rodea, cuna de posibles planetas. Los rayos X pueden, por lo tanto, jugar un papel determinante en la formación de planetas alrededor de estrellas y, más importante aún, en la habitabilidad de estos planetas una vez formados. XMM-Newton nos ayudará a comprender cuál es ese papel y quizá también cómo se formó y surgió la vida en el nuestro, la Tierra.
María de Santos Lleó es científica de la ESA, del Centro de Operaciones Científicas de XMM-Newton y miembro de la Sociedad Española de Astronomía. Benjamín Montesinos es investigador del Centro de Astrobiología (CSIC-INTA) y miembro de la Sociedad Española de Astronomía
La observación de Messier 82
Messier 82 (M82) es una galaxia parecida a la Vía Láctea, pero con formación estelar mucho más intensa. M82 está situada a 12 millones de años-luz en la constelación de la Osa Mayor. La imagen de arriba a la izquierda ilustra el gran potencial de XMM-Newton: las imágenes tomadas en luz visible y ultravioleta de los recuadros de la izquierda y los rayos X de la derecha nos dan dos visiones totalmente diferentes y a la vez imprescindibles para comprender la galaxia. Mientras que en luz visible se capta una nebulosa alargada que se revela como un disco irregular visto de canto y dominado por la luz de las estrellas que están naciendo a un ritmo espectacular, las cámaras de rayos X, sin embargo, captan una estructura que parece salir perpendicularmente al disco. Se trata de un superviento galáctico, formado por un gas a millones de grados centígrados que consigue romper el disco y escapar de la galaxia, arrastrando consigo material formado en las estrellas y llevándolo al medio intergaláctico, enriqueciéndolo. La luz visible y los rayos X captados por XMM-Newton nos ofrecen una visión de conjunto de los procesos más violentos en M82 con una formación estelar muy intensa, donde las estrellas más masivas mueren rápido explotando como supernovas y modificando incluso su entorno al sumarse los efectos de muchas explosiones. XMM-Newton nos ayuda así a entender el universo y su evolución.
