El universo más allá de lo visible

El estudio del universo con técnicas tan tradicionales como mirar por un telescopio o captar fotografías de un objeto astronómico en un observatorio están, ahora más que nunca, siendo complementadas por nuevas técnicas que implican un análisis de los datos en un mundo que el ojo no es capaz de percibir, pero que existe. Este "invisible" mundo abre las puertas a nuevas teorías sobre el comportamiento de los objetos celestes y el origen del universo.

El responsable directo de estos cambios de metodologías es la luz. La luz que todos conocemos, que ilumina nuestras calles, que hace que nos despertemos por la mañana, que permite que en nuestro planeta exista el día y la noche. ¿Pero qué tiene de especial la luz? Básicamente, podríamos reconocerla como algo que está ahí, pero que nadie conoce en profundidad.

Científicamente hablando, la luz es energía emitida por una determinada fuente, ya sea una bombilla, un foco o el Sol. Esta energía es capaz de transmitirse por el espacio en forma de ondas, cuya longitud puede abarcar desde centésimas de milímetro a varios kilómetros. Es decir, un único rayo de luz está compuesto por energía capaz de transmitirse en múltiples longitudes de onda (o frecuencias) con una determinada intensidad, que dependerá de la naturaleza de la fuente emisora. Esta forma de emitir y transportar energía se conoce como radiación.

El espectro electromagnético

El espectro electromagnético (EM) es el rango de longitudes de ondas en la cual la energía de la luz se puede trasmitir. Este rango básicamente va desde los 10-12m (10 elevado a -12 metros) y los 103m. Para capturar la intensidad de la energía en cada uno de estos rangos los seres humanos hacemos uso de un órgano: el ojo. Éste es capaz de detectar una pequeña porción del espectro electromagnético comprendido entre las longitudes de onda 400nm nm=(nanometro) (400x10-9m) [400 por 10 elevado a -9] y los 700nm (700x10-9 m) [700 por 10 elevado a -9] y distinguir cada una de ellas mediante los colores.

De esta manera, si tenemos dos objetos que emiten luz, uno de color rojo y otro de color azul (por ejemplo, una bombilla roja y otra azul), nos encontraremos con que el primero está emitiendo radiación con gran intensidad en una longitud de onda cercana a los 700nm (rojo), mientras que el segundo lo hará cerca de los 450nm (azul).

Pero existen longitudes de onda fuera de este rango que nuestros ojos no pueden percibir, como es el caso de las bandas de rayos gamma, rayos X, ultravioleta, infrarrojo, radio... ¿Qué ocurriría si un objeto emite energía en dichas longitudes de onda? Pues simplemente que nuestros ojos no lo captarían y el objeto permanecería invisible para nosotros. Necesitaríamos instrumentos especiales (espectrómetros) para poder detectar que está ahí, sensibles a tales frecuencias.

Para poder comprender mejor este concepto, imaginemos la bombilla que emite luz roja (700nm) del ejemplo anterior, y comparémosla con una bombilla especial capaz de emitir luz a 1nm (rayos X). La emisión procedente de la primera sería perceptible por nuestros ojos, pero, en cambio, la luz procedente de la segunda sería totalmente invisible, aunque verdaderamente está ahí, pudiendo ser capturada y analizada por un espectrómetro sensible a tales frecuencias.

La emisión de luz de objetos astronómicos

Debemos partir de la base de que cualquier objeto emite energía en forma de luz en todas las longitudes de onda del espectro electromagnético, pero en algunos rangos lo hará con mucha intensidad, y en otros, en cambio, la intensidad puede ser casi nula.

Imaginemos cualquier objeto celeste, por ejemplo, una estrella. Una estrella, como cualquier otro cuerpo, es capaz de emitir luz en diferentes longitudes de onda con gran intensidad, incluyendo el rango visible. Es por esto por lo que somos capaces de verlas y poder distinguir colores en ellas: una estrella roja (Antares) emitirá energía con más intensidad en longitudes de onda cercanas al rojo (700nm); una estrella azul (Rigel) lo hará con más intensidad en longitudes cercanas al azul (450nm); y el Sol, de color amarillento, lo hará con más intensidad en longitudes cercanas al amarillo (600nm). Pero, aparte de en el rango visible, una estrella también puede emitir energía de manera más o menos intensa en ultravioleta, infrarrojos, rayos X... dependiendo de su naturaleza, del tipo de actividad que se desarrolla en su interior, y de la interacción con su entorno.

El interés de estudiar el universo en diferentes longitudes de onda

El estudiar el firmamento en longitudes de onda diferentes al visible tiene un gran interés científico. Uno de los campos más importantes es la detección de objetos. Un cuerpo, debido a su lejanía y a su débil emisión en el visible, puede ser difícil de localizar y de observar visualmente, pero puede ser detectado estudiando su emisión en otras frecuencias. Además, la forma en la que emite la energía puede decir mucho de sus condiciones y de su naturaleza.

Un caso interesante es la detección de los chorros de materia y gases expulsados por la activa galaxia M82, perceptibles principalmente en rayos X, causados por la caída de éstos en su inmenso agujero negro central. Además, esta galaxia, de magnitud 8.4, es la más brillante del firmamento en el infrarrojo lejano.

Reflexión y absorción de la luz

Hemos visto que todos los objetos emiten radiación con mayor o menor intensidad a lo largo del espectro electromagnético, dependiendo de su naturaleza física. ¿Pero qué ocurre cuando la luz procedente de uno de ellos incide sobre otro? Pues que parte de esta luz puede ser reflejada o absorbida en diferentes longitudes de onda.

De esta manera, podemos encontrar objetos y cuerpos que absorban y reflejen la luz en diferentes longitudes de onda, como por ejemplo rayos X y rayos gamma. El ejemplo más cercano es la atmósfera de nuestro planeta, cuyos gases absorben un 98% de la radiación ultravioleta procedente del Sol, así como gran parte de la luz infrarroja y en rayos X, dejando pasar, por ejemplo, el rango visible (colores), o las ondas de radio.

Pero si además aplicamos el mismo concepto al ámbito astronómico, podemos encontrarnos otro campo de estudio científico, como es la detección de objetos en infrarrojos. Imaginemos una inmensa nube de polvo cósmico delante de una galaxia. Por supuesto, no podremos verla, ya que dicha nube no dejará pasar la luz visible, absorbiéndola. Pero sí dejará pasar la luz en infrarrojos procedente de la galaxia, por lo que podremos detectar y analizar los objetos que hay detrás. Un ejemplo de galaxia muy estudiada mediante esta metodología es Centaurus A.