NOTICIAS DE ASTROFÍSICA GALÁCTICA

Por primera vez, astrónomos captaron el momento cuando un objeto del tamaño del monte Everest caía dentro del monstruoso agujero negro que reside en el centro de nuestra Galaxia. Esto fue posible gracias al telescopio espacial de Rayos X Chandra, que logró una verdadera radiografía de ese insólito momento. Imagen Chandra/NASA

Así como los médicos utilizan rayos X para explorar el interior del cuerpo humano, oculto por tejidos opacos, los astrónomos también aprovechan la capacidad penetrante de este tipo de luz de alta energía, para estudiar lugares ocultos a la vista de los telescopios ópticos tradicionales, pero que por su naturaleza y actividad generan radiación luminosa de alta energía. Este es el caso del núcleo de la galaxia donde vivimos, la Vía Láctea, una activa fuente de energía siempre oculta por las nubes de polvo y gases que existen en el disco de la Galaxia, donde está ubicado el Sol y sus planetas.

Para ello se han instalado en la órbita de la Tierra telescopios capaces de captar los rayos X, como el Chandra. Este inmenso telescopio de la NASA, de 15 metros de largo y 21 metros de ancho, con sus paneles solares desplegados, fue puesto en órbita alrededor de la Tierra por el Transbordador Columbia y un remolcador espacial, en su vuelo STS-93, al mando de la Comandante Eileen Collins del 23 de Julio del 1999, en la primera misión de un transbordador de NASA comandado por una mujer. El 19 de agosto de ese año captó sus primeros rayos X. El Chandra que lleva el nombre abreviado de uno de los físicos más relevantes del Siglo XX, Subrahmanyan Chandrasekar (Compartió el Premio Nobel de Física con William Fowler en 1983), es uno de los tres grandes telescopios orbitales de la NASA, junto con el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio de Rayos Gama Compton. Chandra en sánscrito significa "luminoso".

Uno de los objetivos del Chandra es el estudio del corazón o núcleo de nuestra Galaxia, el lugar alrededor del cual gira su inmensa estructura. Está ubicado al medio del gigantesco "abultamiento" esférico de decenas de miles de millones de estrellas envejecidas, alrededor del cual se extienden los inmensos brazos en espiral del disco de la Galaxia. En base a anteriores estudios realizados por telescopios de radio, capaces de ver la luz de Radio (otra parte de la gran familia de la luz, o radiación electromagnética, y que tampoco podemos ver con nuestros ojos) se había comprobado que las estrellas cercanas al núcleo de la Galaxia giran más rápido que el resto, y esta velocidad aumenta a medida que nos acercamos a éste. En las regiones muy cercanas al centro de la Vía Láctea, la velocidad es tan alta, que sólo un objeto de masa enorme y diámetro pequeño podría causar una perturbación semejante.

Desde hace años se sospechaba que dentro del núcleo de la Vía Láctea existía un gran agujero negro, un lugar con una cantidad de masa tan grande, que ha llegado a alterar profundamente la estructura del espacio-tiempo a su alrededor, generando un sumidero de materia, que como un remolino en un torrente se traga todo lo que se le acerca, y lo que allí cae se pierde y desaparece completamente. Tanta es su capacidad de atracción que ni la luz, que viaja a la mayor velocidad conocida, puede escapar si llega a pasar cierto límite cercano al agujero, llamado el "horizonte de eventos" ("el horizonte") y es por ello que resulta difícil estudiar los agujeros negros o comprobar su existencia.

Sin embargo, su presencia se puede deducir por los efectos que tiene sobre los demás objetos cercanos, que ven alteradas sus trayectorias orbitales debido a la presencia del masivo y a la vez pequeño objeto. Además, al igual que en un remolino, la materia se acerca al agujero girando a su alrededor y derivando hacia el horizonte atraída, o cayendo, hacia él; como el horizonte tiene un diámetro muy pequeño, los objetos antes de caer alcanzan una altísima velocidad que los hace emitir luz sincrotrónica de rayos X, a través de la cual los podemos ver antes que se precipiten definitivamente tras el horizonte, pasado el cual dejamos de tener noticias de éstos.

Para comprobarlo, entre otras cosas, construyeron el Chandra y lo enviaron a la órbita.

Anteriormente se habían observado en otras galaxias semejantes a la nuestra, emisiones de rayos X provenientes desde sus núcleos, estas emisiones sólo se explican por la vertiginosa velocidad que alcanza la materia que se precipita al agujero negro que existe en su centro.

Sorpresa en Sagitario

El 21 de septiembre de 1999, un grupo de científicos del Massachusetts Institute of Technology (MIT) de Cambridge, dirigidos por Fredrick K. Baganoff, apuntaron el Chandra hacia una fuente de radio, asociada con el centro de la Vía Láctea, llamada Sagittarius A, para realizar algunas imágenes. El 26 de octubre del 2000 pasado, regresaron al mismo punto y se llevaron la gran sorpresa de ser quienes "por primera vez contemplan como el enorme agujero de nuestra Galaxia, devora un trozo de materia", dijo Baganoff, "es como si el material nos enviara una postal antes de caer" agregó.

En pocos minutos, Sagittarius A aumentó su brillo 45 veces. Luego de unas 3 horas, la intensidad en rayos X de Sagittarius A declinó hasta llegar a los niveles anteriores al evento. Para Baganoff, "El rápido aumento, y la posterior caída del brillo de rayos X de esta explosión, es una evidencia incuestionable, de que lo que vemos es materia cayendo en un agujero negro supermasivo". Agregando que esta es la primera vez que podemos observar el horizonte de un agujero negro, el límite después del cual nada regresa.

La masa del agujero negro de la Vía Láctea debe tener la masa de unos 2,6 millones de soles y el diámetro de su horizonte es similar a la distancia que existe entre la Tierra y el Sol.

La observación fue comprobada por otros astrónomos que apuntaban en la misma dirección con radiotelescopios, y que también captaron un aumento del brillo de Sagittarius A, en el mismo momento y de igual duración que el observado por el Chandra.

El Telescopio Chandra

El pionero de la observación del universo en rayos X con telescopios, es el astrofísico Riccardo Giacconi ex Director General del Observatorio Europeo Austral, quién puso el primer telescopio de rayos X en un cohete sonda en 1965 y obtuvo crudas imágenes de las manchas solares en esta frecuencia de luz. El instrumento era muy parecido en tamaño y diámetro al primer telescopio que usó Galileo Galilei en 1610. En el plazo de 34 años, desde el telescopio de Giacconi al Chandra la sensibilidad del instrumento ha mejorado en 100 millones de veces.

Este magnífico y costoso instrumento fue propuesto a la NASA en 1976 por un grupo de científicos, institutos y universidades. Luego que fuera aprobado, tardó 20 años en ser construido. Lleva 8 espejos capaces de enfocar los rayos X hacia los detectores, espejos que hacen rebotar los rayos X en lugar de reflejarlos como hacen los espejos de los telescopios ópticos. La calidad de sus espejos e instrumentos es altísima y le permite obtener imágenes con una resolución 25 veces mejor que los instrumentos anteriores.

Su objetivo es explorar turbulentas regiones del espacio donde la violencia de los fenómenos generan radiaciones de rayos X. Entre estas regiones están, además de los núcleos activos de algunas galaxias, las supernovas, las estrellas de neutrones y enanas blancas y nuestro Sol, en cuya corona se producen emisiones de rayos X, generados por sus potentes campos magnéticos.

Sabemos que este tipo de luz, por su misma capacidad de atravesarnos, es altamente nociva para nuestro organismo, y la capacidad de resistirla es limitada ya que a su paso a través de los tejidos es capaz de alterar los átomos de nuestro cuerpo sacándoles electrones. Por ello el personal médico que trabaja con rayos X debe protegerse tras gruesas barreras de plomo. La superficie de la Tierra está también protegida contra esta radiación por la atmósfera, donde los rayos X chocan con el oxígeno o el nitrógeno de la alta atmósfera que encuentran en su camino y pierden energía. Sin la protección de este escudo, que la naturaleza ha provisto, la vida, como la conocemos en la Tierra sería imposible.

Por ello, para observar el Universo en rayos X, los telescopios deben ser puestos en órbita, sobre la atmósfera. La observación en rayos X es además obstaculizada por los cinturones de radiación de Val Allen, formados por partículas cargadas atrapadas por los campos magnéticos del planeta, y que rodean la Tierra entre los 300 y 60.000 kilómetros de altura. Producen una tormenta de estática y ruido de fondo que dificulta la observación de fuentes cósmicas de rayos X lejanas.

Para evitar la molestia de los cinturones de Van Allen, el Chandra ha sido puesto en una órbita altamente elíptica que lo lleva hasta una altura máxima de 140.000 km, casi la tercera parte del camino a la Luna, mientras que su punto más cercano a la Tierra es de 10.000 km. Completa su órbita en 64 horas y 18 minutos. Como, debido a la segunda ley de Kepler, recorre la parte más lejana de la órbita más lentamente, el Chandra, pasa el 85% de su tiempo sobre los cinturones de radiación, realizando observaciones de extraordinaria calidad de hasta 55 minutos de duración.

Texto: Jorge Ianiszewski, sobre información de la NASA y del Centro Chandra en Harvard.

DESDE PARANAL:
OBSERVAN LA CORONA DE UNA ESTRELLA DIFERENTE AL SOL

Basado en PR ESO 17/01

Utilizando el Espectrómetro Echelle UV-Visual (UVES) del telescopio Kueyen, uno de los cuatro gigantes de Parnal. El astrónomo alemán Jürgen Schmitt de la Universidad de Hamburgo, logró observar la corona de la estrella CN Leoinis, descubriendo allí elementos sólo encontrados en la corona del Sol. Se abre así la posibilidad de estudiar con telescopios ubicados en la Tierra, fenómenos cíclicos, como los períodos de actividad solar de 11 años, en otras estrellas.

La corona de las estrellas es la parte superior de sus atmósferas, que se extiende, en el caso del Sol a cientos de kilómetros sobre la superficie de la estrella (en las bolas de gas gigantes, como las estrellas y los planetas como Júpiter, donde no existe una superficie como la que encontramos en la Tierra, la Luna y otros planetas de rocas, se toma como superficie el lugar del astro donde la presión atmosférica es igual a 1 atmósfera).

La corona del Sol, se deja ver sólo en los eclipses solares totales, y es un espectáculo tan maravilloso que algunas personas que lo han visto adquieren el síndrome de "adicción a los eclipses totales de Sol", y gastan fortunas para tener la posibilidad de ver otro y otro.

Está formada por un gas muy tenue y formado por diversos elementos altamente ionizados, que emite una potente radiación en rayos X, y en menor grado en luz visible, que es la que presenciamos para los eclipses. Lo extraordinario es que se encuentra a una enorme temperatura, superior al millón de grados, cuando en la superficie la temperatura es mucho menor, unos 5.600 grados en el caso del Sol. La alta temperatura de la corona, que es uno de los misterios aun sin resolver de la astrofísica, podría ser causada por la acción de los campos magnéticos del Sol.

Schmitt y sus colaboradores no esperaron al próximo eclipse de Sol, que será nuevamente en Africa, para ver y estudiar una corona estelar, sino que apuntaron el gigantesco telescopio Kueyen, de 8,2 metros de diámetro, provisto con un fino instrumento capaz de observar su espectro, el UVES, hacia una estrella cercana. Buscaban encontrar emisiones de Fe XIII, fierro 12 veces ionizado, un elemento característico de la corona, y que son átomos de fierro, que normalmente tiene 26 electrones, que han sido despojados, por la altísima temperatura de la corona de 12 electrones.

El problema es que sólo una parte de la radiación de la corona es emitida en una frecuencia capaz de ser vista por este instrumento, que puede observar luz del tipo ultra violeta (UV) cercana y visible. Como la emisión de la corona en estas frecuencias es muy débil, sólo la podemos ver, en el caso del Sol, cuando su superficie es cubierta totalmente por la Luna. Algunos telescopios, terrestres y en el espacio, utilizan "coronógrafos" que bloquean artificialmente el disco del Sol, para realizar observaciones de la corona, sin embargo esto no se puede realizar para la observación de estrellas lejanas, de las que vemos poco más que un punto de luz.

Para reducir el impacto del "encandilamiento" por la luz de la estrella, Schmitt escogió como objetivo la estrella enana roja CN Leoinis, que siendo mil veces menos luminosa que el Sol, en la luz visible, tiene una corona que emite aun más luz de rayos X. Es además una estrella cercana ubicada a 8 años luz de distancia en dirección a la constelación del León.

Luego de sustraer la contaminación producida por iones de titanio, que emiten en un sector cercano al FE XIII, se logró identificar inequivocamente la presencia de este elemento en el espectro ultravioleta óptico de una estrella diferente al Sol.

"Decomposición" de una línea de emisión en la longitud de onda de 3.388,1 Angstrom en dos componentes, ambas con líneas punteadas. La intensidad espectrral observada corresponde a la línea azul. Aunque la línea del Fe XIII, aparece confundida con la de los iones del Titanio II, se puede distinguir por su mayor grosor.

NOTA: El Observatorio Paranal del Observatorio Europeo Austral, ESO, se encuentra ubicado entre las comunas de Taltal y Antofagasta, en la Región de Antofagasta (del Trópico) en Chile. Es el observatorio astronómico más grande y más moderno del mundo, rivalizando sólo con Mauna Kea en Hawaii, EEUU. (20/08/01)

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