Gabriel Emery
El universo está repleto de objetos extremos, que superan con creces cualquier escala imaginable en la Tierra. Entre estos objetos, algunos emiten fotones —las partículas de la luz— con energías a las que solo podemos acercarnos mediante instrumentos enormes y especializados. Y los producen en cantidades tan grandes que aún podemos detectarlos después de que hayan atravesado la galaxia y el universo.
Desde mi doctorado en París, he estado trabajando con los instrumentos necesarios para detectar ese tipo de luz. Los telescopios Cherenkov (Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes – IACTs) aprovechan la enorme huella que dejan en la atmósfera los fotones de muy alta energía para deducir sus propiedades. Un fotón puede desencadenar la producción de un millón de partículas, algunas de las cuales se mueven a una velocidad superior a la de la luz en la atmósfera. Estas partículas se ralentizan al emitir lo que se conoce como luz Cherenkov en forma de destellos muy breves, hasta que todas alcanzan una velocidad inferior a la de la luz. La luz Cherenkov se extiende a lo largo de decenas de miles de metros cuadrados en el suelo y puede detectarse mediante grandes telescopios de alta sensibilidad, tal y como se ilustra en la imagen.
Gracias a la financiación del Severa Ochoa, he podido incorporarme al grupo VHEGA del IAA para seguir trabajando en astronomía de muy alta energía, pero con un enfoque adicional en los datos recientemente disponibles de otro instrumento: IXPE. Este telescopio espacial mide la luz en el rango de los rayos X, pero no solo determina el número de fotones que le llegan, sino también su polarización. La polarización es conocida principalmente por su uso en algunas gafas, como las que se utilizan para ver películas en 3D. Se trata de la orientación de la oscilación de las partículas de luz y afecta a la interacción entre la luz y la materia. Por ejemplo, volviendo a las gafas 3D, cada ojo está cubierto por un cristal que deja pasar solo una de las polarizaciones. Así, al enviar dos imágenes, una con cada polarización, al mismo tiempo, cada ojo puede ver algo diferente y se reconstruye una imagen 3D en nuestra mente. Medir la polarización de la luz procedente de fuentes astrofísicas nos informa sobre la estructura de la región de emisión.
En mi trabajo actual y anterior, he utilizado la información obtenida de diversos instrumentos para estudiar los blazares. Los blazares son objetos situados en el centro de algunas galaxias que expulsan chorros de materia a una velocidad cercana a la de la luz en nuestra dirección. El chorro se alimenta de la materia que cae hacia un agujero negro con una masa equivalente a la de millones de estrellas similares al Sol. La mayor parte de la luz procedente de un objeto de este tipo proviene del propio chorro. Las partículas del chorro son muy energéticas, debido a diversos procesos de aceleración que tienen lugar durante su recorrido por este medio altamente electromagnético. Las partículas energéticas cargadas del chorro son responsables de la emisión de luz y de la reenergización, y esta emisión se ve aún más potenciada y focalizada por los efectos relativistas, que se producen cuando los objetos se mueven a una velocidad cercana a la de la luz.
La emisión global del chorro abarca todas las energías, desde las ondas de radio hasta los rayos gamma de muy alta energía, pasando por la luz visible y los rayos X. Por lo tanto, para comprender bien la física que interviene es necesario realizar mediciones con todos los instrumentos disponibles. Los mencionados anteriormente, pero también datos ópticos y de radio procedentes, por ejemplo, de los telescopios de Sierra Nevada (OSN y el telescopio IRAM de 30 m), y de una variedad de otros telescopios espaciales y terrestres.
Gracias a instrumentos cada vez más precisos y a las mejoras en el uso y la interpretación de los datos procedentes de todo el espectro de energía de la luz, e incluso de otras partículas como los neutrinos, estamos cada vez más cerca de comprender el funcionamiento interno de los aceleradores más extremos del universo. Ya estamos identificando el orden del campo magnético en las regiones de emisión para algunas observaciones de blazares, y determinando el tamaño de la región de emisión. Para ello, la participación del grupo en telescopios actuales y futuros, como el Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO), nos permitirá estar a la vanguardia de cualquier nuevo estudio en el campo de las altas energías aplicadas a objetos astrofísicos.
Representación artística de la luz Cherenkov procedente de las lluvias de partículas iniciadas en la atmósfera por rayos gamma, que ilumina una red de IACTs distribuidos a lo largo de miles de metros cuadrados. Crédito: CTAO