Preguntas y Respuestas Astronómicas

A continuación comparto con vosotros una serie de preguntas y respuestas astronómicas. Las preguntas fueron realizadas por mi y contestadas por Gustavo Romero, de la de la Asociación Argentina de Astronomía).

¿Cuál es el origen y la naturaleza de los rayos cósmicos de ultra alta energía?

Los rayos cósmicos son particulas que llegan a la Tierra desde el espacio exterior. A bajas energías son en su mayoría protones (partículas con carga positiva y masa similar a la de un átomo de hidrógeno). A energías grandes su naturaleza es desconocida. Los más energéticos detectados tienen energías similares a una pelota de tenis en un saque, lo cual es absolutamente increíble para una partícula que mide 0,0000000000000001 cm. Establecer cómo se aceleran esas partículas es uno de los mayores problemas de la astrofísica. En Argentina hay un gran detector (el mayor del mundo, llamado Observatorio Auger) que probablemente ayude a develar el misterio del origen y naturaleza de estas partículas.

¿Cuándo se formaron las primeras estrellas?

Cuanto más lejos se mira, más atrás en el tiempo se ve. Esto se debe a que la luz se mueve a una velocidad fija y finita. No podemos ver cuando se formaron las primeras estrellas, porque son muy débiles. Sin embargo, algunas de estas estrellas explotan creando lo que se llama un gamma ray burst: esa llamarada de rayos gamma (la forma más energética de radiación
electromagnética) atraviesa todo el universo y puede llegar a nosotros. No penetra la atmósfera, pero podemos detectarla con satélites como SWIFT (de NASA). Luego, el satélite nos dice dónde apuntar los grandes telescopios (como VLT, en Chile) y podemos llegar a determinar la distancia a la que ocurrió la explosión. Estamos casi llegando ya al límite de formación de
estrellas. Antes, el universo era meramente gaseoso, sin estrellas.

¿Cuál es el origen y la naturaleza de los rayos cósmicos galácticos?

Estos son protones, menos energéticos que los que mencionaba antes, pero llenan toda la Galaxia. Creemos que se originan en los restos de supernova, los escombros de estrellas que han explotado en la Galaxia (en eventos en los cuales una estrella brilla millones de veces más que toda la Galaxia, pero que son diferentes de los gamma-ray burst, que sólo ocurren en estrellas MUY masivas). Los telescopios de rayos gamma nos están ayudando a establecer este punto.

¿Se detectarán las ondas gravitacionales?

La teoria de la Relatividad General entiende la gravedad como una deformación de la estructura geométrica del espacio y el tiempo. Cuando dos objetos masivos chocan, por ejemplo 2 agujeros negros, perturban el espacio-tiempo y esa perturbación viaja por el espacio. Con instrumentos como LIGO, esperamos poder detectar esas ondas y aprender de esos eventos
catastróficos. Más adelante se contruirá LISA, un detector de ondas gravitacionales en el espacio (3 satélites separados por varios millones de kms, cuando la onda de gravedad llega, los mueve levemente, y de su movimiento podemos aprender de lo que produjo la perturbación).

Y en los próximos veinte años:

¿Cuál es naturaleza de la materia oscura no bariónica en el universo?

No sabemos que es el universo. Ni siquiera sabemos de que esta hecho. Nosotros estamos hechos de bariones (protones y neutrones), así como todo lo que vemos. Pero este tipo de materia es menos del 1 % de la que existe. Sabemos que hay más, porque detectamos como afecta a la materia visible, pero no la vemos. Debido a ciertos argumentos cosmológicos,
sabemos que no puede ser materia normal, bariones, sino algo diferente. No sabemos que. En los aceleradores de partículas tratamos de hallar ejemplos de esta materia «oscura». Tenemos algunas ideas de qué puede ser, y quizás la astronomía de rayos gamma nos ayude a determinar su origen y naturaleza.

¿Cuál es la naturaleza y el origen de la energía oscura?

La materia oscura «no-bariónica» es aproximadamente el 29% de lo que forma el Universo. El 70% restante es algo llamado «energía oscura». Es la energía asociada al vacío mismo y la que hace que el Universo se expanda acelerándose. No sabemos qué es ni por qué existe.

¿Cómo se formó la estructura a gran escala del universo?

En el universo hay galaxias, formadas por estrellas. Las galaxias forman agrupaciones llamadas cúmulos. Los cúmulos, supercúmulos. Entre ellos hay grandes vacíos, «voids», donde no hay materia. ¿Por qué esta estructura y no otra?. Sospechamos que la razón está ligada al papel que juega la materia oscura en el Universo.

¿Cuál es la naturaleza de las fuentes de rayos gamma no identificadas?

Esta la responderemos mucho antes de 20 años. Yo creo que muy pronto. Los nuevos telescopios de rayos gamma detectan fuentes de origen desconocido. Estamos usando telescopios que funcionan en otras longitudes de onda del espectro electromagnético para develar su naturaleza. Entre otros, radiotelescopios. Yo mismo he dedicado muchos años a identificar estas fuentes. Son objetos como agujeros negros que devoran estrellas, restos de
supernovas, estellas de neutrones, y otros objetos que desafían la imaginación humana.

¿Cuáles son las fuentes de neutrinos en la Galaxia, y qué tipos hay?

Esto también se responderá antes de 20 años, quizás en 5 o 6. Los neutrinos son partículas ligerísimas. Pueden atravesar enormes regiones llenas de materia (tu cuerpo en este momento está siendo atravesado por millones de neutrinos). Son muy difíciles de detectar, pero si podemos detectarlos, nos dan información única sobre las fuentes y objetos que los
producen: salen de ellos sin ser afectados por nada, guardando información valiosísima. En la Antártida se está construyendo un detector de neutrinos gigantesco: IceCube (mide 1 km cubico!). En lo personal, espero que en unos años detecte neutrinos de microquasares: agujeros negros que devoran estrellas, ya que he hecho cálculos precisos de que es lo que debería
verse.