Ginebra tras los secretos del polvo estelar

AMS-02 está enlazado al exterior de la estación espacial internacional a 400 km de distancia de nuestras cabezas. NASA

Llegan del Sol o del fondo de la profundidad del espacio. Las astropartículas, minúsculos granos de materia ‘rellenos’ de energía, informan a los científicos sobre el origen y el futuro del universo. Dos detectores – uno internacional, el otro chino – las absorben directamente de la órbita terrestre. Ginebra participó en la concepción de esas máquinas y analiza una parte de los datos que recogen.

La primera se llama AMS-02 y gira desde hace cinco años y medio sobre la Estación Espacial Internacional (ISSEnlace externo). Es una colaboración entre estadounidenses, rusos, europeos, japonés y canadienses. La segunda, bautizada como PolarEnlace externo, “despegó” el mes pasado junto con la estación espacial Tiangong 2Enlace externo.

Objetivo: detectar y analizar las partículas, principalmente de las estrellas, que circulan en permanencia en el espacio a velocidades inauditas. Es un poco el principio del detector del CERNEnlace externo (Laboratorio Europeo de Física de la Partículas), salvo que aquí, no se crean partículas por aceleración/colisión, sino que se recolectan aquellas que la naturaleza produce. Por cierto AMS y Polar deben mucho al CERN, pero también al Departamento de Física Nuclear y Corpuscular (DPNCEnlace externo) de la Universidad de Ginebra.

Para los especialistas, pero no solo…

AMSEnlace externo fue primero. Concebido por el Premio Nobel de Física Samuel TingEnlace externo, es un poderoso imán, hecho de 6 000 piezas de “aleación” metálica unidas entre sí. Perforado en el centro, forma una suerte de gran dona de un metro 10 cm. de diámetro y 80 cm. de altura, que separa las partículas según su carga eléctrica antes de hacerlas pasar a través de una serie de detectores para identificar sus propiedades.

AMS debe ser capaz de captar los protones y los átomos de antimateria, y colocar a los físicos en la pista de la muy misteriosa materia negra, cuyos enlaces con la antimateria producen gran debate aún. En cinco años y pronto 100 000 millones de partículas detectadas, no ha sido aún el origen de un descubrimiento mayor. Sus resultados han servido, sobre todo, a afinar los modelos teóricos de los físicos, para llevarlos a quebrarse aún más la cabeza.

16 años para concebir y poner en órbita al AMS (vídeo en inglés)

¿Balance decepcionante? No para Sonia Natale, que trabajó en la concepción de AMS. Recuerda que en la ciencia nada está ganado de modo anticipado y la suerte también tiene que ver. Cita el ejemplo de las ondas gravitacionales, detectadas el mismo día de recomenzar la tarea en el observatorio LIGOEnlace externo, en los EEUU, luego de un paro técnico de varios años.

“Sea como fuere, AMS va a realizar lo que jamás se ha hecho hasta ahora: observar de modo ininterrumpido todos los flujos de partículas alrededor de la Tierra, principalmente provenientes del Sol. Y esto, durante toda la vida del ISS, es decir, hasta el 2024, y se espera todavía más”, señala la física del CERN. Los científicos tendrán así informaciones preciosas sobre la variación de la actividad del astro rey durante un ciclo solar completo (11 años), que deberán permitir estimar una influencia sobre la vida y las actividades humanas (cambio climático, comunicaciones radiales, etc.)

“Houston, hay un problema”

Esos datos llegan a la plataforma de Prévessin, edificada por el CERN en los setentas, en territorio francés. Aquí ya se tiene un paso en la NASA. Incluso si el lugar no pertenece a la agencia espacial estadounidense. AMS está bien amarrada a “su” estación espacial. “Ellos son los que administran la infraestructuras; uno debe seguir sus reglas”, explica Sonia Natale.

“Si hay que reinicializar el ordenador de la AMS, solo se puede hacer a través de un móvil a bordo de la estación, y es un astronauta que debe activar la conexión. Pero nosotros no podemos contactarlos directamente. Debemos pasar por la NASA. Hay personas en Houston especialmente formadas para responder y evitar el estrés, y son los únicos habilitados a hablar con los astronautas. Una cuestión de relación de confianza”.

Disciplina china

Las “obligaciones” del reglamento, Nicolas Produit también las conoce, pero no en Houston, sino en China. Este físico, otrora del CERN, y que trabaja hoy para el Observatorio de Ginebra, concibió a Polar, la primera experiencia no china que se encontró embarcada en una estación espacial de ese país, y que recibirá pronto a un grupo de astronautas.

Acreditado para asistir al lanzamiento el 15 de septiembre pasado en la base de Jiuquan, en el desierto de Gobi, debió conformarse con ver el envío del cohete ‘Longue Marche’ desde el techo de su hotel. El motivo: la noche anterior al despegue hizo una caminata con dos de sus colegas en un barrio de la ciudad, donde no debía: un ministro los vio. Tenían prohibido salir la víspera del acontecimiento. Y los militares chinos – que son los que tienen el mando en los vuelos espaciales, no bromean con la disciplina. 

Hoy Nicolas Produit ríe del incidente y se muestra muy satisfecho por el hecho de haber logrado convencer a los chinos de colocar su detector en órbita. 

Cataclismos galácticos

Polar no es un AMS “ligero”. Es una caja de aluminio de 40x40cm, rellena de 1 600 asimiladores, es decir, cristales que reaccionan al bombardeo de fotones (granos de luz) de altísima energía. Y si el AMS es un cazador a todos los niveles, Polar está concebido para responder a una sola cuestión: ¿Los fotones emitidos durante la fase más intensa de  los sobresalto gamma son polarizados o no?

¿Qué quiere decir esto? Los sobresaltos gammaEnlace externo son los fenómenos más violentos y más luminosos que se pueden observar en el universo. Durante unos segundos hasta algunos minutos, una masa enorme de partículas, que pueden llegar a la Tierra, se proyecta en el espacio a la velocidad de la luz. La hipótesis más extendida es que este cataclismo proviene del colapso de una estrella súpergigante –centenas de veces mayor a nuestro Sol- que termina su vida en forma de hoyo negro.

100 millones de veces más brillante que una supernova (en inglés)

Estos ‘flashes’ titánicos – que pueden iluminar una galaxia entera – son muy raros. Se estima que se producen cada 100 millones de años en una galaxia, pero como hay muchas, la posibilidad de observar uno puede sucederse cada día. Polar está concebido para “ver” permanentemente un cuarto del cielo y deberá, entonces, captar en promedio un sobresalto gamma cada cuatro años.

¿Y la polarización? Muy esquemáticamente, se puede decir que la luz “normal” se desplaza sobre una trayectoria en forma de onda vertical, como las olas del mar. Si la luz se polariza, la onda sufrirá una rotación, por ejemplo, de 45°, y se propagará entonces de modo horizontal.

La pregunta es ¿cómo se propagan las ondas de sobresalto gamma? “Desde hace 50 años las estudiamos, pero no sabemos nada al respecto. Las predicciones van de 0 a 100% de polarización. Para que la luz sea polarizada, se necesita un campo magnético organizado y una zona de emisión no tan grande. Los datos que recolectaremos nos ayudarán a comprender lo que son realmente los sobresaltos gamma”, responde el físico. 

La muerte que llega del cielo

Los sobresaltos gamma se suceden en otras galaxias, a millones o miles de millones de años-luz de nuestro planeta. “Una fortuna para nosotros, pues si se produce una en nuestra Vía Láctea esto no sería nada bueno para la vida en la Tierra”, subraya Nicolas Produit.

Según un artículo de 2013 de la revista NatureEnlace externo, un fenómeno así provocaría la destrucción en unos segundos de, al menos, un tercio de la capa de ozono de la Tierra. Los rayos UV del Sol serían mortales para la mayoría de las plantas y para el plancton, base de la cadena alimentaria oceánica. Hasta el 60% de la producción alimentaria se vería afectada en unas semanas, con el caos consecuente para la humanidad.

Y para agregar un poco de ambiente a ese cuadro apocalíptico, la nueva química de la atmósfera provocaría la formación de una capa de nubes tóxicas de óxido de nitrógeno, que ocultaría al astro rey, teñiría el cielo terrestre de un amarillo anaranjado y generaría torrentes de lluvia ácida. 

(Traducción: Patricia Islas)