¡Todo el cielo brilla en rayos X!

La detección de radiaciones cósmicas de altas energías, como los rayos X, viene siendo observada desde que los primeros detectores, situados a bordo de cohetes de tecnología militar a finales de la primera mitad del siglo XX, fueran lanzados sobre las altas capas de la atmósfera. En el año 1962, en un experimento que intentaba explicar un fenómeno de fluorescencia de rayos X producido sobre la superficie de la Luna debido a la incidencia de los rayos del Sol, se detectó la primera fuente de rayos X de origen extrasolar. Esta fuente se la dio el nombre de Scopius X-1, y fue detectada por el astrónomo Riccardo Giacconi y su equipo. Este mismo experimento, además de Scorpius X-1, observó una emisión difusa de rayos X que procedía de todas direcciones. A esta radiación se la conoce hoy en día como Radiación de Fondo de rayos X.

Tras el descubrimiento de la Radiación de Fondo de rayos X, las investigaciones astrofísicas centradas en este fenómeno siguieron dos puntos de vista a la hora de elaborar hipótesis que dieran respuestas sobre la naturaleza de esta radiación. Un punto de vista centrado en la idea de que la radiación de rayos X estaba causada por la superposición de multitud de fuentes puntuales, y otro que proponía que podía estar debida a un proceso físico desconocido. La primera aproximación debía enfocar sus esfuerzos en lograr aumentar la resolución de sus instrumentos de observación, como detectores y telescopios, con el objetivo de poder discretizar las fuentes que originaban el fenómeno, y estudiar en profundidad distintas características de las fuentes detectadas, como la luminosidad, densidad y evolución espectral de estas.  El segundo punto de vista tenía mayores dificultades a la hora de buscar formas experimentales que pudieran dar pistas al problema, aunque este enfoque resultaba muy interesante para algunos investigadores, ya que si podrían realizar esfuerzos teóricos que intentaran explicar el origen de la radiación y su evolución cosmológica.

Una de las primeras preguntas que surgieron sobre la naturaleza de la Radiación de Fondo de rayos X, fue si el fenómeno que lo producía se encontraba en nuestra galaxia o tenía origen extragaláctico. Pero para poder estudiar el cielo en rayos X en busca de respuestas fue necesario salvar un inconveniente que afecta a gran parte de la astronomía: La absorción producida por la atmósfera terrestre, que absorbe (y nos protege de) prácticamente todo el espectro electromagnético. Debido a esta dificultad imposible de salvar desde la superficie terrestre, la observación del cielo en rayos X se ha visto obligada a poner un gran número de telescopios en órbita para poder estudiar qué fenómenos contribuyen a crear esta Radiación de Fondo de rayos X y descubrir otros muchos misterios. La respuesta a si su origen era o no extragaláctico vino en 1970 de la mano del satélite Uhuru, la primera misión espacial centrada en el estudio de los rayos X que dictaminó que el origen de esta radiación estaba fuera de nuestra galaxia.

Uhuru y otras misiones como Einstein (primer telescopio espacial que obtuvo una imagen completa de rayos X), HEAO-1, ROSAT o ASCA, fueron algunas de las misiones que contribuyeron a la investigación de la Radiación de Fondo de rayos X, pero actualmente, las misiones de observación espacial de rayos-X que están proporcionando gran cantidad de información sobre las emisiones de rayos X son la misión XMM-Newton de la ESA y la misión Chandra de la NASA. En las investigaciones de la Radiación de Fondo de rayos X previas al lanzamiento de las misiones XMM-Newton y Chandra, no era posible escudriñar los cielos con el suficiente detalle como para dar un respuesta evidente a la radiación difusa de rayos X. Gracias a la resolución alcanzada por el telescopio Chandra, ha sido posible aislar la mayor parte de esta radiación de fondo y verificar que estaba provocada por la suma de distintas fuentes intergalácticas. Se ha descubierto, que aproximadamente la mitad de la radiación se debe a agujeros negros pertenecientes a sistemas binarios de galaxias con baja luminosidad en el rango de los rayos X, a remanentes de supernovas, al gas de altas temperaturas del interior de la galaxia, y a una combinación de estas distintas fuentes. Se ha podido afirmar que la otra mitad de la radiación de fondo se debe a otras fuentes extragalácticas como galaxias activas y cuásares.

Podríamos decir que el universo está impregnado de radiación de fondo en gran parte de las longitudes de onda del espectro electromagnético. Solo fue necesaria la década de los 60 para descubrir que el todo el universo brilla en distintas longitudes de onda: en rayos X, en rayos Gamma o en el rango de las microondas, rango a través del cual podemos observar la Radiación de Fondo de Microondas, que nos muestra los fotones más antiguos del universo procedentes de la época de la recombinación. De una forma que recuerda a la paradoja de Olbers, la cual se preguntaba por qué el cielo nocturno no estaba completamente iluminado por la contribución de la luz de infinitas estrellas, la Radiación de Fondo de rayos X ilumina, desde todas las direcciones, el universo observable en rayos X.

Santiago Carmona

Referencias

• Steven M. Kahn, The Cosmic X-Ray Background, Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University.
• R.Giacconi, R.Burst. The X-ray Background: Past, present and future In X.Barcons and A.C.Fabian (eds.) The X-ray Background. Cambrige University Press; 1992 p. 3-4.
• M.Ceballos, XMM-Newton: La esperanza europea. Descubrir el universo más violento, Instituto de Física de Cantabria, 2004. 
• NASA, Goddard Space Flight Center: The Uhuru Satellite.
• Chandra, X-Ray Astronomy: History of X-Ray Astronomy.
• ESA, XMM-Newton: XMM-Newton release new edition of cosmic catalogue.
• Chandra, X-Ray Astronomy: X-ray Background. 

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