«El espacio y el tiempo no son como los entendía Einstein»

El director del Instituto Max Planck de Física Nuclear cree que las observaciones de rayos gamma de la nueva Red de Telescopios Cherenkov pueden cambiar ideas fundamentales de la Física
Hofmann ha visitado por Madrid para participar en el ciclo de conferencias «La ciencia del cosmos, la ciencia en el cosmos» de la Fundación BBVA -


El pasado año, en Roque de los Muchachos (La Palma), se colocaba la primera piedra de uno de los observatorios de la red Cherenkov (CTA), un grandioso conjunto de telescopios repartido entre los dos hemisferios capaz de captar rayos gamma provenientes el espacio con una sensibilidad jamás vista. Werner Hofmann, director del Instituto Max Planck de Física Nuclear en Heidelberg (Alemania) ha explicado en una conferencia en Madrid, organizada por la Fundación BBVA, los objetivos de estos instrumentos, que, rastreando la totalidad del cielo, pueden dar pistas sobre algunos de los mayores misterios del Universo, como la auténtica identidad de la materia oscura o la estructura real del espacio-tiempo.

¿Por qué están tan interesados en estudiar los rayos gamma?
Los rayos gamma son partículas de alta energía, un millón de veces superior a la de la luz normal. Fueron descubiertos hace cien años, pero todavía hoy no sabemos cómo se producen ni qué función cumplen en el Cosmos en realidad, aunque sí tenemos claro que influyen en su evolución. No llegan a la Tierra porque son absorbidos por la atmósfera.

¿Cuál es su origen?

Existen varias teorías. Una de ellas, la más aceptada, es que nacen en el estallido de las supernovas. Pero también hemos encontrado otros objetos que producen partículas de alta energía, como los agujeros negros.

¿Cómo van a captarlos los telescopios Cherenkov?

Cuando el rayo gamma choca con la atmósfera, forma más partículas, que a su vez chocan entre sí y producen una especie de cascada. Emiten una luz azul, que llamamos radiación Cherenkov, que se parece mucho a la estela de un meteoro en el cielo. Los telescopios sacan una foto de esa estela, y así pueden estudiar su dirección, de dónde viene, etc... Tener varios telescopios nos permite ver esa estela desde distintos puntos.

¿Por qué son tan eficientes?

Vamos a utilizar hasta cien telescopios distribuidos en una área de 5 km cuadrados. Hay dos instalaciones: Una en La Palma y otra en Chile, cerca de Paranal. Al tener un número mayor de telescopios y una superficie también más grande, podremos hacer muchas más fotos en cada instante y recopilar muchos más rayos gamma. El trabajo in situ ya ha empezado. En 2022 comenzaremos nuestras operaciones rutinarias y dos años después estarán a tope.

Observarán el centro de la Vía Láctea...

En el centro de la Vía Láctea hay un agujero negro gigantesco y sabemos que es una fuente muy importante de rayos cósmicos y gamma.

¿Estará ahí la materia oscura?

Localizar la materia oscura es uno de nuestros principales objetivos. Creemos que hay un montón de materia oscura en el centro de la galaxia y si está formada por partículas elementales, al chocar van a producir rayos gamma. Los instrumentos actuales no tienen la suficiente sensibilidad ni capacidad para ver todo eso, pero si estas partículas existen de verdad, la CTA lo va a poder ver.

¿Cuál es para usted la partícula candidata?

Bueno, muchos creen que esta materia oscura está compuesta por partículas supersimétricas. Claro que también hay otras teorías. Solo los resultados de las observaciones nos van a ir guiando.

La CTA también buscará anomalías en la velocidad de la luz.

La Teoría de la Relatividad General propone que el espacio-tiempo es liso y uniforme. Pero ahora creemos que, a escalas muy pequeñas, no es así, sino que tiene ciertas variaciones. Si estamos en lo cierto, los rayos gamma, que tienen una longitud de onda muy pequeña, podrán meterse en sus «agujerillos», cambiando la velocidad de la luz. Esto iría en contra de lo que creía Einstein y sería un descubrimiento muy importante.

¿Y cree que realmente vamos a poder decir no a Einstein esta vez?

Sí. Estoy convencido de que lo que sabemos del espacio y el tiempo tiene que ser modificado. Si lo descubriremos con los telescopios Cherenkov, eso ya es la pregunta del millón. Algunas teorías lo creen posible, y otras dicen que los efectos serán muy pequeños y difíciles de detectar.

Pero, ¿cómo será ese Universo?

Como una especie de pequeñas estructuras esponjosas, pero quiero dejarlo claro: no lo sabemos. Es una construcción matemática muy dificil de visualizar.

Ese descubrimiento cambiaría todo lo que sabemos.

Está claro que no va a impactar a nuestra vida ordinaria, pero sí, desde luego, cambiaría mucho las ciencias. Ya sabemos que en distancias pequeñas, que son las distancias Planck, la teoría de Einstein tiene ciertas modificaciones. El problema es que todavía no sabemos cómo cambiar la teoría.

¿Y esto tiene alguna relación con los universos múltiples?

Es una pregunta muy interesante. No creo que haya necesariamente una conexión, pero no lo sé. Creo que los multiversos son una buena explicación, una teoría bastante consistente, pero muy difícil de demostrar, así que quizás sea una cuestión más filosófica que científica.

Estos telescopios también detectarán un fenómeno muy violento, que son las explosiones de rayos gamma.

Sí, por supuesto. La CTA tiene telescopios con distintos tamaños de platos. Y los más grandes, de un diámetro de 23 metros, pueden moverse muy rápido, en cuestión de segundos, a cualquier punto del cielo, lo que se ha hecho precisamente para seguir estos estallidos. Vemos uno al día en todo el Universo visible.

Son tan poderosos que han llegado a cegar telescopios espaciales como el Swift. ¿Qué los produce?

Cierto. Creemos que están provocadas por el choque de distintas estrellas. Otros estallidos vienen de agujeros negros muy grandes, como los que están en el centro de las galaxias, y pueden durar minutos o incluso horas.

¿Son las explosiones más poderosas del Cosmos?

No. La explosión más intensa en el Universo es la que produjo las ondas gravitacionales que se detectaron (por el instrumento LIGO, el pasado febrero) causadas por la fusión de dos agujeros negros. Tres veces la masa del Sol convirtiéndose en energía en una escala de tiempo de segundos. Esa es la fuente de energía más intensa.

Algunas investigaciones dicen que puede ser la causa de una extinción masiva en la Tierra hace 450 millones de años. ¿Es posible? ¿Podrían acabar con la vida en el planeta?

Sí. La única duda es saber cuán cerca estamos de la fuente. Estos rayos gamma producen unos chorros que siguen una dirección y si la Tierra está en ese camino, claramente habrá un montón de energía que entre en nuestra atmósfera. Pero hay muy pocas posibilidades de que pase algo así. Desde luego, no es el peligro más importante para la vida en la Tierra. Los humanos somos mucho más peligrosos.

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