Durante cincuenta años, la instrumentación de alta resolución temporal ha generado resultados clave en rayos X. ¿Podría comentar los hitos más importantes?
A principios de los años setenta, el hallazgo con el satélite Uhuru de pulsos de rayos X (con periodos de unos pocos segundos) demostró que en nuestra galaxia las fuentes luminosas de rayos X eran estrellas de neutrones acretantes.
En los años ochenta, el satélite EXOSAT descubrió oscilaciones casi periódicas (QPOs, por las siglas en inglés, quasi-periodic oscillations) con frecuencias mucho más rápidas (de decenas a centenares de hertzios), debidas a la interacción de la materia acretada con el intenso campo magnético de estrellas de neutrones que giran muy rápidamente.
En los años noventa, se descubrieron los púlsares milisegundo (¡giran más de 500 veces por segundo!), que habían sido predichos como el resultado natural del proceso de acreción que acelera una estrella de neutrones.
Destacaría también el descubrimiento de estallidos en rayos X asociados a estrellas de neutrones acretantes, en los años setenta. Estos estallidos llegan a su máximo brillo en uno o dos segundos, y decaen exponencialmente a lo largo del siguiente minuto. Son debidos a explosiones termonucleares en una capa delgada formada por material acretado (hidrógeno) en la superficie de la estrella de neutrones. Se repiten a escalas temporales que van de horas a días.
¿Qué avance tecnológico ha hecho posible ampliar el uso de la alta resolución temporal a otras longitudes de onda?
Afortunadamente la tecnología para detectar rayos X (contadores proporcionales, una variante de los conocidos contadores Geiger de laboratorio), permite conseguir alta resolución temporal (de milisegundos o incluso mayor) de forma sencilla. La limitación para el descubrimiento de variaciones más rápidas era el tamaño del área colectora (el telescopio) en el espacio. Por ello, los mayores descubrimientos llegaron en los noventa con la gran área colectora de los contadores proporcionales del satélite RXTE.
En el rango del óptico, desde los años cuarenta se utilizan tubos fotomultiplicadores simples, pero son sólo colectores de flujo, sin capacidad de producir imágenes. Al principio, la imagen se tomaba fotográficamente, con una resolución temporal muy pobre. Esta situación mejoró con la tecnología de la placa microcanal, pero su sensibilidad no es mejor que la de los fototubos.
Posteriormente se empezaron a tomar imágenes con cámaras CCD (de gran sensibilidad, con una eficiencia cercana al 100%), pero la resolución temporal era pobre, de decenas de segundos a minutos, por el tiempo necesario para que la electrónica lea la imagen. En la última década, las observaciones con cámaras CCD han mejorado significativamente gracias a los avances en electrónica.
A lo largo de su carrera científica, ha asistido al nacimiento de la High Energy Astrophysics (astrofísica de altas energía), así como a los recientes avances en instrumentación “clásica” para el óptico y el infrarrojo cercano. ¿Cómo influye la tecnología en nuestra visión del Universo?
Todos los avances presenciados en mis cuarenta años como investigador han sido resultado del gran progreso tecnológico que tuvo lugar después de la Segunda Guerra Mundial, en particular en lo que atañe a la exploración espacial, pues muchas longitudes de onda (rayos X, ultravioleta, grandes secciones del infrarrojo) eran inaccesibles desde tierra.
La invención de las cámaras CCD, que son cincuenta veces más sensibles que una película fotográfica, transformó completamente la astronomía desde tierra. El cambio de detector equivalía a triplicar la abertura del telescopio con la vieja tecnología, lo que propició un salto de gigante. Esto nos dio una visión del Universo radicalmente nueva.
¿Qué perspectivas tienen los detectores de alta resolución temporal?
Una de los más excitantes para la astronomía óptica e infrarroja basada en tierra es la explotación de nuevos materiales “exóticos”, descubiertos por físicos de “estado sólido”, por ejemplo “STJs” o detectores superconductores de “efecto túnel”. Cuando se enfrían a temperaturas extremadamente bajas (una diminuta fracción de un grado por encima del cero absoluto), estos detectores no son únicamente detectores de fotones simples extremadamente sensibles, sino que también permiten determinar la energía (por ejemplo, la longitud de onda o el color) de ese fotón al mismo tiempo. Combinados con la alta resolución temporal, podrían revolucionar la astronomía observacional en un amplio abanico de longitudes de onda.
Annia Domènech
