En 1967 dos radioastrónomos británicos captaron una señal cósmica que no pudieron explicar. Con su rudimentario radiotelescopio rompieron un nuevo techo científico: estaba formado por unos 190 kilómetros de cable y 2.000 detectores clavados a lo largo de 1.000 postes de madera, como una cuerda de tender gigante, extendida a lo largo de cinco hectáreas de un campo de Cambridgeshire. Cuando comenzaron a escanear el cielo en julio de ese año, su plóter expulsaba 30 metros de gráficos cada día. La estudiante de doctorado Jocelyn Bell, supervisada por el físico Tony Hewish, comprobó detenidamente sus gráficos para buscar cuásares que centelleaban debido a turbulencias en nuestra atmósfera, pero encontró algo más llamativo.
Tras dos meses de observaciones, Bell localizó una mancha desigual en los datos. Era diferente a cualquier otra característica y provenía de un punto en el firmamento. Mirando más detenidamente, vio que consistía en series regulares de breves pulsos de radio, cada 1,3 segundos. Bell y Hewish trataron de descifrar de dónde provenía la desconcertante señal. Aunque su regularidad temporal sugería que podría ser humana, no pudieron identificar tal emisión. Era diferente a cualquier otra estrella o cuásar conocido.
¿Pequeños hombrecitos verdes? Al cabo de poco tiempo, los científicos se preguntaron si habría otra posibilidad más estrafalaria: ¿podría ser algún tipo de comunicación extraterrestre?
Aunque creían improbable que fuera código Morse alienígena, Bell recuerda sentirse molesta por las complicaciones que surgían en sus estudios: «Ahí estaba yo tratando de doctorarme en una nueva técnica, y un grupo de tontos hombrecillos verdes tenían que elegir mi antena y mi frecuencia para comunicarse con nosotros». Los astrónomos no lo hicieron público, peor siguieron haciendo observaciones.
Bell pronto descubrió una segunda fuente de pulsos, con un periodo de 1,2 segundos. Y en enero de 1968 ella y Hewish habían identificado cuatro fuentes similares a las que llamaron púlsares. «Era improbable que dos grupos de hombrecillos verdes escogieran la misma e improbable frecuencia, y que al mismo tiempo intentaran hacer señas al mismo planeta Tierra», observó Bell. Más seguros de que habían detectado un nuevo fenómeno astronómico, Bell y Hewish publicaron su descubrimiento en la revista Nature.
Estrellas de neutrones Los astrónomos se apresuraron a intentar explicar el hallazgo de Bell y Hewish. Su colega astrónomo de Cambridge, Fred Hoyle, creyó posible que las pulsaciones se debieran a una estrella de neutrones remanente de la explosión de una supernova. Unos meses más tarde, Thomas Gold, de la Universidad de Cornell, ofreció una explicación más detallada: si la estrella de neutrones estaba girando, un haz de radioondas pasaba barriendo a cada rotación a un telescopio que lo observara, como el rayo de un faro parece producir un destello cuando la lámpara gira.
La controversia del Nobel
Los descubrimientos de púlsares han generado premios Nobel. Tony Hewish recibió uno junto con Martin Ryle, un compañero radioastrónomo, en 1974. De forma polémica, Jocelyn Bell no fue incluida, a pesar de que había sido ella quien había descubierto el primer púlsar con su tesis doctoral. En 1993, Joe Taylor y Russell Hulse también consiguieron el Premio Nobel por sus estudios sobre el primer sistema binario de púlsares.
Sin embargo, era impresionante que una estrella de neutrones pudiera girar una vez por segundo. Gold les aseguró que eso era factible porque las estrellas de neutrones son muy pequeñas, de tan sólo unos diez kilómetros de radio. Justo después de la explosión de una supernova, su rápida contracción les haría girar muy rápidamente, de la misma manera un patinador que gira sobre hielo aumenta de velocidad cuando levanta los brazos. Las estrellas de neutrones también poseen unos fuertes campos magnéticos. Son los que crean los rayos de radio gemelos, que emanan de polos de la estrella. Cuando la estrella gira, los haces barren círculos en el cielo, que parecen destellar cuando apuntan a la Tierra. Gold predijo posteriormente que los púlsares irían deteniéndose gradualmente mientras perdían energía; la velocidad de los giros de púlsar disminuyen en realidad alrededor de una millonésima de segundo por año.
Ondas gravitatorias El hallazgo de cientos de púlsares condujo a descubrimientos muy destacables. En 1974 los astrónomos norteamericanos Joe Taylor y Russell Hulse descubrieron un púlsar binario: un púlsar que giraba muy rápido mientras orbitaba a otra estrella de neutrones cada ocho horas. Este sistema ofrecía una prueba muy sólida de la teoría de la relatividad de Einstein. Dado que las dos estrellas de neutrones son tan densas, compactas y juntas, tienen unos campos gravitatorios extremos y así ofrecen una nueva visión del espacio-tiempo curvo. Los teóricos predijeron que como las dos estrellas de neutrones se acercaban en espiral hacia la otra, el sistema debería perder energía emitiendo ondas gravitatorias. Al observar los cambios en la coordinación y órbita de los púlsares, Hulse y Taylor probaron que su predicción era correcta.
Las ondas gravitatorias son contorsiones en la estructura de espacio-tiempo que se propaga como olas en un estanque. Los físicos están construyendo detectores en la Tierra para registrar el aplastamiento espacio-tiempo, que es la firma que dejan las ondas de la gravedad al pasar, pero estas observaciones son extremadamente difíciles de llevar a cabo. Cualquier temblor de tierra, desde los temblores sísmicos hasta las olas del océano, pueden perturbar al sensible sensor. Futuras misiones espaciales usando artefactos múltiples colocados muy alejados e interconectados por láser, buscarán ondas gravitatorias que pasen a través de nuestro sistema solar.
Un mapa para alienígenas
Aunque las señales de púlsar no fueran enviadas por extraterrestres, los púlsares aparecen en dos placas incluidas en la nave espacial Pioneer y en El Disco de Oro del Voyager. Estos artefactos sirven para informar de la presencia de vida inteligente en la Tierra a posibles civilizaciones galácticas que pudieran encontrarlos un día. En ellos, la posición de la Tierra se muestra en relación a 14 púlsares.
Seísmos estelares
Cuando la corteza de una estrella de neutrones se quiebra de repente, causa un seísmo estelar análogo a los terremotos de nuestro planeta. Éstos suceden cuando la estrella de neutrones se compacta y ralentiza su giro en el tiempo, haciendo que su superficie cambie de forma. Como la corteza es rígida, trepida. Tales temblores han sido localizados como repentinas caídas o irregularidades en la velocidad de rotación de los púlsares. Los grandes terremotos pueden también causar estallidos de rayos gamma de los púlsares que pueden ser recogidos por satélites, incluido el observatorio Fermi de la NASA.
Púlsares de milésimas de segundo En 1982 se halló otro tipo de púlsar extremo: un púlsar con periodos de milisegundos (una milésima parte de un segundo) fue detectado por el radioastrónomo norteamericano Don Backer. Su rapidez de rotación, unas 641 veces por segundo, era sorprendente; los astrónomos piensan que ese tipo de objetos surge en sistemas binarios en que la estrella de neutrones se desplaza hacia arriba girando mientras absorbe material de su compañero. Los púlsares de milésima de segundo son relojes muy precisos: los astrónomos están intentando usarlos para detectar directamente ondas gravitacionales que pasen por delante de ellos. Los púlsares son realmente uno de los objetos más útiles de la caja de herramientas de los astrónomos.
Los púlsares serán uno de los principales objetivos de una nueva generación de radiotelescopios: el telescopio SKA (de Square Kilometre Array) consiste en un conjunto gigante de antenas unidas que entrarán en funcionamiento durante la próxima década. El descubrimiento de decenas de miles de púlsares, incluida la mayoría de los que hay en la Vía Láctea, permitirá a los radioastrónomos comprobar la relatividad general y aprender nuevos datos sobre las ondas gravitatorias.
Cronología:
1967: Se detecta la primera señal púlsar
1974: Se descubre un púlsar binario
1982: Se descubre un púlsar de milésima de segundo de periodo
La idea en síntesis: faros cósmicos