Cuarenta años de observación del universo violento

Si nos preguntan a cualquiera de los muchos cientos de astrónomos del mundo que trabajamos en astronomía con rayos X cuándo nació esta disciplina, la respuesta es unánime: 1962. El padre y mentor tampoco tiene duda: el profesor Riccardo Giacconi, premio Nobel de Física 2002.

Cuando comenzó esta historia, hace tan sólo 40 años, el único astro que se sabía que emitía rayos X era el Sol. Tampoco es de extrañar, puesto que los rayos X, incapaces de penetrar en la atmósfera terrestre, tuvieron que esperar a la era espacial para formar parte de las herramientas de observación astronómica. Por otro lado, las demás estrellas se sabían demasiado distantes para que, en el supuesto de que fueran parecidas a nuestro Sol, pudieran ser detectadas en rayos X a tan grandes distancias. Pero un joven y entusiasta Giacconi, el ya fallecido Bruno Rossi y sus colaboradores habían diseñado y fabricado un cohete con cuyos detectores esperaban detectar los rayos X solares reflejados por la Luna, durante los pocos minutos que este dispositivo habría de asomar por encima de la atmósfera terrestre. No detectaron la Luna (esto tuvo que esperar hasta la década de los 90) pero en esos seis minutos se hicieron dos descubrimientos cruciales: una estrella muy poco aparente en las cartas del cielo (Escorpión X-1) brillaba en rayos X con una intensidad jamás sospechada a partir de lo que se sabía del Sol; por otro lado, el universo entero aparecía bañado por una radiación cósmica de rayos X.

Las observaciones en rayos X han pasado a ser un pilar fundamental de la astronomía

En muchos aspectos el cielo en rayos X es muy distinto al cielo visual. Por ejemplo, las noches en rayos X son tan brillantes como el día, ya que la radiación cósmica de fondo de rayos X es más brillante que el propio Sol (salvo cuando éste está produciendo erupciones). Cuando se observa el cielo en rayos X destacan aquéllos astros en los que tienen lugar fenómenos especialmente energéticos. El más común es la caída de materia a una estrella compacta (como una enana blanca o una estrella de neutrones - el caso de Escorpión X-1-) o a un agujero negro ( los cuásares). También emite rayos X el plasma calentado a temperaturas de muchos millones de grados como en las estrellas activas y en los cúmulos de galaxias. En general las condiciones para que un astro emita rayos X sólo se dan bajo la acción extrema de las leyes de la gravedad.

Estos conocimientos que tenemos hoy en día de la cara más violenta del universo han sido posibles en gran parte gracias a que el propio Giacconi impulsó y desarrolló una serie de herramientas espaciales para la observación del universo en rayos X. UHURU (1970-1973), fue el primer satélite orbitando alrededor de la Tierra que permitió obtener una primera visión en rayos X de todo el cielo. Por primera vez se dispuso de un catálogo de un centenar de fuentes de rayos X. Pero esto no era suficiente para Giacconi y la cada vez más numerosa comunidad que trabajaba en este tema. Había que construir telescopios de rayos X capaces de formar verdaderas imágenes, más allá de los detectores rudimentarios de UHURU. El observatorio Einstein (1978-1981) de la NASA, en el que Giacconi jugó una parte fundamental, fue el primero en esta serie, al que siguieron EXOSAT de la Agencia Europea del Espacio (ESA) y otros como ROSAT, ASCA y BeppoSAX ya en la década de los 90.

Su empuje, tenacidad y capacidad de trabajo han llevado también a Giacconi a dirigir el Instituto Científico del Telescopio Espacial (STSCi) en Baltimore (EEUU) primero y el Observatorio Europeo Austral (ESO) en Garching (Alemania) después. En el primer caso se encontró con la puesta en órbita de un telescopio espacial Hubble defectuoso, al que hubo que ponerle unas gafas para que viera bien. A pesar de ello, el Hubble se convirtió en la joya de la corona de las herramientas de observación (quién no ha admirado sus imágenes alguna vez). Bajo su dirección, ESO afianzó la construcción del cuarteto de telescopios de ocho metros VLT (del inglés Very Large Telescope) en Chile y fue el propio Giacconi quien impidió que las penurias presupuestarias dieran al traste con la posibilidad de que algún día esos cuatro instrumentos pudieran alcanzar cotas insospechadas de nitidez al operar en modo interferométrico, al igual que se hace en radioastronomía. Fue precisamente en esos años cuando España estuvo muy cerca de integrarse en ESO. Los astrónomos españoles tenemos una deuda de gratitud con Giacconi, ya que tuvo la deferencia de acudir en 1996 a la reunión de la Sociedad Española de Astronomía en San Sebastián para explicarnos la situación.

Pero Giacconi tenía un sueño científico: construir y poner en órbita un observatorio de rayos X que permitiera obtener imágenes con la misma nitidez que los telescopios ópticos convencionales. Esto llevó 20 años de esfuerzo a mucha gente, pero se hizo realidad en 1999 cuando la NASA puso en órbita el observatorio de rayos X Chandra. El premio Nobel le llega pues en un momento muy especial de su vida profesional. Junto a sus colaboradores, Giacconi está otra vez en la brecha científica escudriñando con Chandra la emisión en rayos X de las galaxias y cuásares más lejanos y antiguos de la historia del universo.

De un grupo de personas que abrieron los ojos de la astronomía a los rayos X hemos pasado a muchos centenares de investigadores en muchos países a principios del siglo XXI. De un cohete que detectó rayos X durante algo menos de seis minutos hemos pasado a dos telescopios (Chandra y el europeo XMM-Newton) que pueden durar una década en órbita. De conocer una fuente de rayos X (Escorpión X-1) hemos pasado en 40 años a más de 150.000 que conocemos en la actualidad gracias, principalmente, a ROSAT y XMM-Newton. Y vamos a seguir añadiendo a este censo otras 50.000 cada año. De una exploración de dudosas perspectivas con el cohete de 1962, las observaciones en rayos X han pasado a ser un pilar fundamental de la astronomía. Si bien en la joven astronomía española esta herramienta está todavía poco utilizada, en países más avanzados (Alemania, Reino Unido, Japón, EE UU, Italia) tiene un gran peso. Esto es el fruto del esfuerzo de mucha gente, pero sin duda Riccardo Giacconi es el que más ha empujado en esta dirección. ¡Felicidades Riccardo!

Xavier Barcons es profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Física de Cantabria (CSIC-U de Cantabria).