El universo a través del espejo

Un espejo colocado a bordo de un globo podría sonar como algo sacado de un cuento de hadas pero, en realidad, es un proyecto científico que revelará muchas respuestas sobre las fuentes de rayos X de alta energía

Cuando Alicia pasó frente al espejo, un mundo completamente nuevo se reveló ante ella —escarabajos con malas actitudes, Patachunta y Patachún, gatos sonrientes, lirios tigrados parlantes y mucho más.

Los espejos también tienen poderes especiales en el mundo real, especialmente en manos de un astrónomo. De hecho, la astronomía moderna depende de los espejos. Casi todos los telescopios utilizan un espejo, y algunas veces muchos, para captar y guiar la luz estelar hacia algún detector digital supersensible donde se puede formar una imagen impresionante. Sin espejos sería casi imposible estudiar el universo.

Astrónomos examinan el espejo de 2,4 metros en el corazón del telescopio espacial Hubble. [Más información]

Para un astrónomo que se dedica al estudio de los rayos X es un poco más complicado. "La luz de rayos X que utilizamos para estudiar el universo tiene tanta energía que podría atravesar un espejo común", lamenta Brian Ramsey, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales.

Así que Ramsey y algunos colegas construyeron un extraordinario espejo "ladeado" que puede captar rayos X de alta energía (también denominados rayos X "fuertes"). "Se lo llama espejo de incidencia rozante", explica Ramsey, quien es el investigador principal de HERO, "y puede guiar rayos X de muy alta energía".

Recientemente, el equipo de Ramsey probó el dispositivo apodado HERO (sigla de High Energy Replicated Optics, en idioma inglés; Óptica de Reproducción de Alta Energía, en idioma español) abordo de un globo lanzado desde Fort Sumner, Nuevo México. El globo llevó a HERO por encima del 99% de la atmósfera de la Tierra donde podía captar rayos X del espacio. Los datos están siendo analizados y los resultados pronto estarán disponibles; el equipo espera obtener nuevas imágenes cósmicas con un detalle nunca antes visto.

HERO se dirige hacia la estratosfera.

El equipo de HERO es uno de muchos grupos científicos que piden a los expertos del Establecimiento Columbia de Globos Científicos (Columbia Scientific Balloon Facility), en Fort Sumner, que lancen cargas mediante estos enormes globos. Cuando está inflado completamente, el globo de HERO mide 152 metros de ancho y se eleva 305 metros por encima de la carga. El equipo que se ocupa de los globos los infla, lanza, rastrea y recupera. Debido a que en mayo y septiembre las condiciones del viento son favorables (o sea, hay poco o nada de viento), Fort Sumner es un excelente sitio para trabajar con globos en esos meses.

"La gente sale para mirar y hacer preguntas", dice Ramsey. "Un pequeño niño me preguntó si nuestro enorme telescopio alguna vez aterrizó encima de una vaca". (¡No!) Ramsey añadió que los residentes de Fort Sumner son amigables y serviciales. "Ellos incluso hacen asado para nosotros de vez en cuando", agregó. Ramsey está acostumbrado a la hospitalidad sureña, ya que el Centro Marshall para Vuelos Espaciales está ubicado en Hutsville, Alabama.

La óptica de HERO, diseñada y construida en Hutsville, incluye 96 espejos de "incidencia rozante" con forma de tubos, dispuestos como las capas de una cebolla.

Como piedras que saltan a lo largo de la superficie de un estanque, los rayos X rebotan en las superficies de los espejos de incidencia rozante. [Más información]

¿Por qué la forma extraña? Porque los rayos X de alta energía pasarían a través del tipo de espejos planos en el que nos miramos cada mañana mientras nos cepillamos los dientes. Para evitar que estos fotones de alta energía pasen a través de los espejos, se los debe orientar casi totalmente de lado de tal manera que los fotones de rayos X reboten en la superficie. Desde allí, los fotones viajan por los tubos hacia detectores que forman una imagen.

Cuando estos tubos finalmente lleguen al espacio, captarán fotones de algunos de los objetos más violentos del universo: estrellas que explotan, galaxias que colisionan y agujeros negros, sólo por mencionar algunos. La violencia interna de estos objetos es lo que hace que sus fotones sean tan energéticos y es la razón por la cual los astrónomos necesitan telescopios de rayos X de alta energía para estudiarlos.

Tres de las capas de espejos de rayos X con forma de tubo de HERO (derecha) y un grupo de espejos anidado dentro de un tubo cilíndrico (izquierda). [Imagen ampliada]

El equipo de HERO tuvo que subir una cuesta resbaladiza para elevar su óptica innovadora. Los primeros intentos fallaron —cada uno por una razón diferente. El estado del tiempo fue el peor de los obstáculos.

"Tenemos sesiones informativas diarias sobre el tiempo", dice Ramsey. "Cuando dicen ‘el estado del tiempo no será adecuado para llevar a cabo un lanzamiento hasta el próximo miércoles", se debe considerar la posibilidad de permanecer una semana más en el cuarto del motel. Y hay sólo dos restaurantes cerca, a los cuales uno se cansa de ir. Además, esto produce cierto desánimo".

Si al mal estado del tiempo se suman unas cuantas dificultades técnicas que provocan el fracaso de algunos intentos de vuelo, se obtendrá como resultado científicos frustrados.

Entonces, si usar globos es tan difícil e imprevisible, ¿por qué este equipo depende de un globo para realizar su experimento? Ramsey dice que los beneficios son mayores que las dificultades. "Una misión en globo cuesta mucho menos que una misión en satélite, aproximadamente 1 millón contra 100 millones o más", explica. "Lo verdaderamente maravilloso de usar globos es el hecho de que las cargas se pueden volver a utilizar y el tiempo de recarga es corto. Después del aterrizaje en paracaídas, el equipo hace las reparaciones necesarias en la carga y la prepara para volar nuevamente en menos de un año. También, debido a su corta duración, una misión en globo proporciona una muy buena oportunidad de entrenamiento para aquellos estudiantes universitarios que se encuentran haciendo investigación para una tesis o tesina".

¿Y qué sucederá con el futuro de HERO? Ramsey espera que lo envíen hacia los cielos soleados del hemisferio sur —a Australia, para ser exactos. El equipo de HERO realizó una propuesta para que su carga vuele desde allí dentro de un año.

"Australia es un lugar interesante para que hagamos los vuelos porque el centro galáctico es claramente visible desde ese lugar. El centro galáctico es la parte más activa de nuestra galaxia. Allí se agrupan muchas fuentes [de rayos X fuertes] y con nuestra óptica podremos descomponerlas en fuentes individuales y capturar imágenes que nadie ha tomado hasta ahora".

Mientras tanto, un gran globo blanco vaga en lo alto del cielo de Nuevo México y de él cuelga un telescopio repleto de espejos que abren las puertas hacia un mundo completamente nuevo. Como diría Alicia, "¡Hay cosas tan hermosas adentro!".

Traducido al español por Ramiro Franco
Fuente: Ciencia@NASA

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