A energías un poco más bajas de las de la luz visible, tenemos la luz infrarroja ("por debajo del rojo"). Es la luz que usan por ejemplo los mandos a distancia de las televisiones. Cuando apretamos el botón del mando, el mando emite fotones infrarrojos que pueden ser "vistos" por los detectores especiales que hay en la televisión. Estos detectores son como ojos que vieran en infrarrojo.
A energías aún más bajas, tenemos las ondas de radio. También son una forma de luz. Todos conocemos las ondas de radio: las usamos para recibir las emisiones de radio o de televisión. Las antenas que salen de los receptores de radio son "ojos" que ven los fotones de radio. También los teléfonos móviles se comunican unos con otros a través de este tipo de luz.
Pero a energías más altas que la luz visible, también hay otros tipos de luz. Un poco por encima de los fotones violetas, tenemos la luz ultravioleta ("más allá del violeta"). Tampoco podemos verla porque nuestros ojos no son sensibles a estos fotones. Pero todos la conocemos porque es la que nos pone morenos, lo que nos demuestra que nuestra piel sí es sensible a estos fotones.
Aún más energía tienen los rayos X, que son también luz invisible a nuestros ojos. Los usamos para hacernos radiografías. Lanzamos rayos X a través de nuestros brazos y luego los detectamos con un material sensible al X para ver si hay algún problema en los huesos. Los fotones X atraviesan sin problemas nuestra piel y músculos pero no nuestros huesos, que quedan en sombra en las radiografías.
El espectro electromagnético
Y a aún más energía tenemos los rayos gamma. Es un tipo de luz extremadamente energética que se produce rara vez en la naturaleza y en general sólo unida a fenomenos violentos. Las bombas atómicas producen rayos gamma en abundancia, y también nuestro sol y otras estrellas.
Al conjunto de todos estos tipos de luz se los conoce como el espectro electromagnético. Los astrónomos están interesados en todo este espectro porque las estrellas, galaxias... emiten luz de todos los tipos y ver estos objetos en todo el espectro permite saber más sobre cómo funcionan.
Sin embargo a los fotones de más alta energía de entre los fotones gamma les sucede algo curioso. Tienen tanta energía que al entrar en la atmósfera, producen otras partículas. Y estas partículas secundarias producen aún más partículas. Qué son estas partículas? Electrones en su mayor parte (como los que corren por un cable cuando hay una corriente eléctrica) y otras partículas parecidas a los electrones llamadas muones, piones, etc. Estas partículas forman una gran nube que baja a través de la atmósfera a una velocidad muy alta, prácticamente la de la luz. A velocidades tan altas, estas partículas emiten luz azul, violeta y ultravioleta (por un proceso que se llama "radiación Cherenkov"). Todo sucede muy rápidamente: el fotón gamma entra en la atmósfera, genera esta nube de partículas y la nube produce luz en unas mil-millonésimas de segundo. Desde el suelo alguien que mirara en esa dirección sólo vería un rapidísimo destello azul.
Muchos de estos destellos son tan tenues que se nos escapan. Además gran parte de la luz es ultravioleta y nuestros ojos no pueden verla. Para captar los destellos con mayor eficiencia, construimos grandes telescopios (como ojos inmensos) que además son sensibles a la luz ultravioleta.
Estos rayos gamma que llegan a producir nubes de partículas y destellos de luz se suelen llamar "rayos gamma de muy alta energía". Los telescopios que ven estos destellos de luz Cherenkov se llaman telescopios de Cherenkov. Hay un puñado de ellos en el mundo: en Crimea, EEUU, España, Australia, Francia...
Un telescopio de Cherenkov: CT1 en el experimento HEGRA
Hemos descubierto que hay constantes explosiones de rayos gamma que duran segundos o minutos y luego se desvanecen para siempre. Son los llamados "estallidos de rayos gamma" (GRBs en inglés). En general constitutyen aún un misterio, pero es probable que estén asociados a tremendas explosiones de estrellas que pueden producirse en cualquier parte del universo.
Diagrama artístico de un núcleo de galaxia
activa.
También sorprendentemente variables son los núcleos activos de galaxias. Mientras la mayor parte de las galaxias, como la nuestra, permanecen relativamente tranquilas, algunas tienen núcleos, centros, que experimentan constantes explosiones. Inmensas cantidades de masa (equivalentes a muchos soles) son lanzadas desde el núcleo en forma de chorros. Estos chorros de materia emiten rayos X o gamma con intensidades inmensas. En luz gamma, vemos un objeto cuya intensidad crece rápidamente hasta superar todo el resto de los objetos del cielo por unas horas o días. Los telescopios de Cherenkov han detectado un puñado de estos núcleos activos en los que la actividad empezaba inesperadamente, duraba unas cuantas horas y luego se desvanecía por completo. El cielo visto en esta luz es un cielo extremadamente cambiante.
La nebulosa del Cangrejo, el más famoso resto de SN.
Sólo algunos objetos en nuestra galaxia pueden generar rayos gamma de muy alta energía. Son generalmente restos de supernovas. Los restos de supernova son nubes de gas que han sido expulsados por la explosión de la estrella y se alejan rápidamente de ella en todas direcciones. Forman así un casquete de gas esférico. Al cabo de unos miles de años de fuga por el espacio, esta nebulosa de gas gasta toda la energía que le queda en emitir rayos gamma.
Las rayos gammas pueden también proceder de púlsares, las estrellas de neutrones en rápida rotación que se producen después de la supernova. Son lo que queda de la estrella que dio lugar a la supernova, ahora contraída en un objeto esférico de unos miles de kilómetros de diámetro (del taman~o de nuestro planeta). Esta estrella gira muy rápidamente en torno a sí misma: del orden de unas diez o cien veces por segundo y genera un poderoso campo magnético. Es como un imán en rápida rotación. En el campo magnético pueden acelerarse electrones o núcleos cargados que luego pueden emitir rayos gamma de muy alta energía.
Esperaríamos por tanto hacer nuevos descubrimientos en el cielo de luz gamma de muy alta energía si construyéramos telescopios más grandes que recogieran más luz. Y eso es lo que se propone MAGIC, un nuevo telescopio que tiene un espejo 3 veces más grande que el mayor de los telescopios que existían hasta el momento.
El telescopio MAGIC justo tras su inauguración
MAGIC no es sólo gigantesco (espejo de 17 metros de diámetro), sino que reúne una serie de importantes mejoras e innovaciones técnicas respecto a la primera generación de telescopios de Cherenkov. La cámara, o sea, el detector donde enfocan la luz los espejos, es mucho más eficiente y más precisa. La montura será extremadamente ligera, para poder moverse con rapidez cuando se dé la alerta de la explosión de algun objeto rápidamente variable. Los espejos son altamente reflectantes pero también muy ligeros. Los cables que van de la cámara a la electrónica central están hechos, no de hilo de cobre, sino de fibra óptica para reducir el peso y hacer más limpio el transporte de la señal. La electrónica en sí misma es extremadamente rápida... Toda una serie de nuevas ideas que pretenden convertir a MAGIC en el mejor de los telescopios de Cherenkov del mundo.
MAGIC se ha instalado en el observatorio del Roque de los Muchachos en la isla canaria de La Palma (España). El observatorio pertenece al Instituto Astrofísico de Canarias y ya reúne un gran número de grandes telescopios ópticos (a los que se unirá en los próximos años el gigante de 10 metros de diámetro llamado GranTeCán). Una colaboración de instituciones de diversos países (España, Alemania, Italia, etc) ha colaborado para diseñar y construir este telescopio.
La construcción de MAGIC finalizó en 2003 y el telescopio empezó a tomar datos de forma regular en 2004. En el último MAGIC ya ha realizado varios descubrimientos de gran interés y está siendo ahora mismo duplicado: un clon del telescopio, MAGIC-II,, está ahora mismo siendo instalado a un centenar de metros del original.
