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Reportaje:

'XMM', a la búsqueda del universo oculto

El nuevo gran telescopio europeo de rayos X está preparado para su lanzamiento al espacio el próximo viernes

El observatorio XMM, con una capacidad sin precedentes para detectar rayos X muy energéticos, y el Chandra, que, lanzado por la NASA en julio de 1999, es capaz de obtener imágenes en rayos X con la misma nitidez que un telescopio óptico convencional, revolucionarán nuestra visión del universo.Desde que en 1962 un equipo liderado por Riccardo Giacconi descubrió la primera fuente de rayos X fuera del sistema solar (Sco X-1), se ha avanzado notablemente en la capacidad de observación en esta banda del espectro. En aquella ocasión se utilizó un cohete que subió unos minutos por encima de los 80 kilómetros de altura y cuya finalidad oficial era observar los rayos X del Sol reflejados en la Luna. Los cohetes y globos utilizados originalmente fueron sustituidos por observatorios en órbita, y, ya en los años ochenta, estos equipos se dotaron con verdaderos telescopios capaces de formar imágenes en rayos X, como el Einstein (1978-1981) de la NASA y el Exosat (1983-1986) de la ESA.

A éstos les siguió el Rosat (1990-1999), que ha aportado hasta la fecha la mayor cantidad de datos sobre el cielo en rayos X, confirmando que es muy distinto al cielo que ve un telescopio óptico. Las fuentes más corrientes de rayos X resultan ser un tipo de galaxias llamadas activas, seguidas por los cúmulos de galaxias. En la Vía Láctea, las coronas de las estrellas activas, las estrellas binarias de distintos tipos y los remanentes de supernovas son las fuentes más brillantes en rayos X.

Materia muy energética

Todas estas fuentes tienen algo en común: la materia que contienen es muy energética, ya sea porque está a temperaturas de muchos millones de grados o porque se está moviendo a grandes velocidades. En los núcleos de las galaxias activas y en los cuásares sabemos (principalmente gracias a observaciones en rayos X) que existen agujeros negros millones de veces más masivos que el Sol. El fortísimo campo gravitatorio que crean estos agujeros negros en el centro de las galaxias activas atrae el material circundante, que se calienta a temperaturas muy altas y acaba emitiendo rayos X y rayos ultravioleta.

Procesos similares tienen lugar en las estrellas binarias cuando una de las componentes es compacta (agujero negro, estrella de neutrones o enana blanca). En los cúmulos de galaxias, la misma materia oscura que tiene atrapados a los centenares o miles de galaxias que se acumulan en su seno mantiene también atrapado el gas que han liberado estas galaxias y que se encuentra a temperaturas de decenas de millones de grados emitiendo rayos X. En todos los casos el campo gravitatorio es el responsable y la fuente última de la energía necesaria para que se emitan rayos X. Mirar el cielo en rayos X es, por consiguiente, ver aquellos lugares del universo donde la gravedad es más intensa.

La mayor limitación del Rosat era su reducida capacidad para focalizar los rayos X más energéticos (o duros). Éstos son, sin embargo, los únicos capaces de escapar de las fuentes cósmicas de rayos X cuando hay abundantes cantidades de gas y polvo alrededor. El propio Rosat ha descubierto varias galaxias que, si se observan en telescopios ópticos, tienen un aspecto normal, mientras que en rayos X aparece con toda claridad la emisión asociada a un agujero negro. Se estima que el gas y el polvo ocultan el 85% de la energía que producen los agujeros negros en los centros de las galaxias.

En muchos casos ni tan siquiera los rayos X blandos (o de baja energía) que el Rosat era capaz de detectar pueden atravesar esas nubes de gas y polvo. Así, la siguiente generación de observatorios debía poner el énfasis en la recogida y detección de rayos X duros.

El Asca (lanzado en 1993) y el BeppoSax (en 1996), con capacidad para recoger rayos X duros, han aportado una primera visión de lo que va a ser la nueva era en la astronomía de rayos X. El Chandra no solamente es capaz de recoger rayos X duros, sino que puede obtener imágenes tan nítidas como un telescopio terrestre convencional. Su capacidad para estudiar con detalle la estructura espacial de las fuentes de rayos X augura una revolución en la astrofísica, que no por esperada será menos importante. [Este telescopio sufre una grave avería en uno de sus detectores].

Cien mil fuentes

La capacidad del XMM para recoger rayos X es casi diez veces mayor que la del Chandra. En cada imagen que obtenga el telescopio europeo, sus cámaras EPIC descubrirán de propina entre 50 y 200 nuevas fuentes de rayos X. En un año, el número de nuevas fuentes de rayos X puede haber crecido hasta 100.000, tantas como fuentes de rayos X conocidas hasta hoy. Con el fin de obtener el mayor retorno científico de la enorme base de datos que el XMM irá construyendo, la ESA creó el consorcio internacional Survey Science Centre (SSC), con participación de científicos de muchos países europeos, entre ellos España, que se encargará de procesar los datos en bruto del XMM y de hacer un seguimiento científico de las nuevas fuentes descubiertas.

Las tareas de SSC incluyen la identificación en telescopios convencionales de varios miles de nuevas fuentes de rayos X que servirán de patrones. Parte de este trabajo se realizará en el observatorio del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma, a través del programa internacional de observación AXIS, liderado por el Instituto de Física de Cantabria. Después, sin necesidad de acudir a telescopios ópticos más que para tomar imágenes, se podrá saber con bastante fiabilidad qué es cada nueva fuente descubierta por el XMM comparándola con los patrones que se archivarán en el Mullard Space Science Laboratory del Reino Unido.

Entre las nuevas fuentes que el XMM encontrará se espera descubrir grandes cantidades de núcleos galácticos activos, la mayoría de los cuales pasaría inadvertida en otras bandas del espectro. Pero, sin lugar a dudas, no podemos ni imaginarnos en este momento los descubrimientos más importantes que pueda realizar el XMM a lo largo de sus diez años esperados de funcionamiento.

Xavier Barcons y Mª Teresa Ceballos son científicos del Instituto de Física de Cantabria (CSIC-Universidad de Cantabria), y Francisco Carrera, del Mullard Space Science Laboratory del Reino Unido.

* Este artículo apareció en la edición impresa del Miércoles, 8 de diciembre de 1999