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Astrofísica de altas energías
Cuando las esferas tocan heavy metal

Los antiguos griegos concebían el Universo formado por una serie de esferas concéntricas que giraban armoniosamente con la Tierra como centro, y en ese girar perpetuo producían una música suave, sólo audible en condiciones espirituales muy especiales. Esta idea dio lugar a la expresión «la música de las esferas». Hoy día conocemos algo más del Universo, de la dinámica de los astros, de su «música». Y parece que hay lugares en los que se toca realmente fuerte, algo parecido al Heavy Metal

(foto 1) La galaxia Centauro-A vista con el satélite de rayos X  Chandra. Se observa un chorro de partículas que emerge desde el núcleo de la galaxia. Las fuentes puntuales de rayos X son, en su mayoría, estrellas binarias en las que una estrella de neutrones está "engullendo" el gas de la estrella compañera. Créditos: NASA/SAO/R. Kraft et al.
(foto2) Chorros de partículas relativistas surgiendo del núcleo de la galaxia NGC 383. Esta imagen en radio está tomada con el VLA, un conjunto de 27 radiotelescopios situados en el estado de Nuevo México (EE.UU.) que actúan de manera conjunta para producir imágenes de muy alta resolución angular (NRAO/AUI/NSF).

GRB, antes y después. El remanente óptico de la explosión de rayos gamma del 23 de enero de 1999 observado por el telescopio espacial Hubble a los 16 días de la explosión (izquierda). Se trata del objeto puntual en el centro de la imagen. Un año después, el remanente de GRB 990123 ha desaparecido (derecha), y deja entrever el complejo subyacente de dos o tres galaxias interaccionando entre sí a 9.000 millones de años-luz de nosotros. (HST GRB Collaboration/NASA).

Cuando las esfera tocan Heavy Metal
Ciertamente el Universo no escatima en vatios: una estrella como el Sol emite en un solo segundo energía suficiente como para cubrir la demanda actual de energía eléctrica de España durante 240 millones de años. Pero, a pesar de lo espectacular de esta cifra, la energía producida por el Sol resulta despreciable si la comparamos con la que producen otros procesos de altas energías que ocurren en el Universo. Cuando en Astrofísica se habla de altas energías, no nos referimos a procesos relacionados con las reacciones termonucleares que ocurren en el interior de las estrellas que, aunque magníficas desde un punto de vista humano, no pasan de procesos corrientes si los consideramos desde una perspectiva cósmica.  En el Universo existe otra suerte de fenómenos muchísimo más energéticos, y que están asociados a dos de los objetos celestes más llamativos descubiertos en las últimas décadas: los cuásares y las explosiones de rayos gamma.  Un cuásar tiene una potencia equivalente a 25 billones de soles y es capaz de mantener este ritmo de producción de energía durante millones de años. Un estallido de rayos gamma tiene una potencia aún mayor, aunque por lo general no sobrepasa los varios minutos de duración. 
Cuásares
Un cuásar es el núcleo de una galaxia lejana que se caracteriza porque el brillo de su zona central  supera con diferencia al del resto de la galaxia; tanto que las estrellas que la forman son difícilmente detectables, incluso con telescopios de gran tamaño, y sólo se consigue ver la intensa radiación del núcleo, que al ser muy compacto presenta el aspecto de una estrella. Los cuásares se descubrieron en 1963 y, durante varios años, constituyeron un verdadero enigma: si se hallaban tan lejos, la fuente de energía que los revelaba debía de ser algo descomunal. Tan sólo la existencia de grandes cantidades de materia cayendo hacia un objeto muy masivo y compacto parecía explicar la energía observada. Esa caída liberaría energía, de manera similar a la que se libera cuando un vaso cae al suelo y salta en pedazos. Pero, ¿qué tipo de objeto se encuentra en el núcleo de las galaxias? Los físicos habían considerado en los años treinta la posible existencia de concentraciones de materia tales que su campo gravitatorio fuese, hasta una cierta distancia, lo suficientemente intenso como para no dejar escapar ni siquiera la luz. Se les llamó agujeros negros, puesto que nunca podrían observarse directamente, aunque sí los efectos en su entorno. Precisamente, la observación de esos efectos ofreció certeza experimental sobre la existencia en el núcleo de algunas galaxias de agujeros negros con masas equivalentes a la de varios millones de soles. Los agujeros negros atraen hacia sí el gas de la zona central de la galaxia que, en su caída, forma un gigantesco remolino con velocidades de hasta diez mil kilómetros por segundo y temperaturas de varios millones de grados y produce grandes cantidades de energía. En algunos de estos cuásares se forman unos chorros que sirven de escapatoria para una fracción del gas que cae hacia el agujero negro. Los chorros pueden alcanzar tamaños de varios millones de años luz y están formados por partículas, fundamentalmente electrones, que viajan a velocidades próximas a la de la luz. 
Los más energéticos
Pero si de alta potencia hablamos, el record actual lo ostentan las explosiones de rayos gamma (GRB, del inglés Gamma RayBurst). Estas explosiones, a modo de destellos muy intensos y con duración de varios segundos, se vienen registrando por término medio un par de veces al día. Desde su descubrimiento de manera fortuita en 1969, su origen es uno de los misterios aún no resueltos  de la Astrofísica. El mayor inconveniente en su estudio radica en que hasta hace muy poco no ha sido posible localizar el origen de la explosión con la suficiente precisión en el cielo como para identificarla con algún objeto conocido. Pero hoy día ya sabemos que ocurren en galaxias muy lejanas, prácticamente en los confines del Universo. Se piensa que estas explosiones están asociadas al colapso de estrellas muy masivas en las últimas etapas de sus vidas, pero todavía quedan muchas incógnitas que resolver. Lo cierto es que con una potencia equivalente a la de unos 400 cuásares, constituyen hoy por hoy los eventos conocidos más energéticos del Universo. 
 
UNA MIRADA AL COSMOS
Sumario


El Sistema Solar, 8 planetas
Plutón deja de ser planeta

El Gran Colisionador de Hadrones
En marcha el mayor experimento de física de la historia para explicar qué ocurrió tras el 'Big Bang'
El más potente acelerador de partículas jamás construido

El Sistema Solar 
Nuestros vecinos más cercanos
Evolución estelar 
El ciclo de vida de las estrellas
Formación de la Vía Láctea: 
Historia de un encuentro
Galaxias: evolución interna 
El zoo de las galaxias
Galaxias: Evolución Externa 
La vida en la sociedad de las galaxias
Astrofísica de altas energías: 
Cuando las esferas tocan heavy metal
Cosmología 
El universo a gran escala
Instrumentación 
Tecnología fuera de este mundo
El IAA 
Instituto de Astrofísica de Andalucía
Historia local 
Mil y un años de astronomía en Granada
Evolución técnica 
Del telescopio al papel
Una mirada al Cosmos - Glosario de términos
Historia de la Astronomía - los momentos clave

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Un planeta con atmóstera más allá del sistema solar.

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Se investiga la naturaleza y evolución de los chorros en cuásares mediante observaciones de radiointerferometría y simulaciones numéricas.
 Se estudia la conexión de los cuásares con la morfología de las galaxias que los albergan y con la presencia de otras galaxias cercanas, con imágenes profundas de gran detalle proporcionadas por telescopios de gran tamaño (VLT).
 Con el fin de detectar en tiempo real los GRBs en coordinación con satélites científicos de altas energías, investigadores del IAA disponen de tiempo en distintos observatorios y satélites científicos. Con el mismo fin han desarrollado el primer observatorio robotizado del país.

Lo que no se sabe... 
Qué es lo que provoca que en el núcleo de una galaxia aparezca un cuásar?

Cómo se generan los chorros que surgen del núcleo de algunas galaxias?
Existe un agujero negro en el núcleo de todas las galaxias?
Cuál es la verdadera naturaleza de los GRB?


Dónde está la ISS?
Est. Espacial ISS * Vivir en la ISS?
Las fechas fundamentales de la conquista del Espacio


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