Máseres cósmicos

En la noticia anterior, hablamos de los máseres cósmicos, y supongo que a algunos, al igual que a mi, os sonó a chino, por eso ahora voy a hacer una breve aclaración sobre lo que son los máseres.

Un máser es una radiación de luz en un haz coherente similar a un láser, pero en microondas. Supongo que con esto no será suficiente así que voy a poner un ejemplo:

Cuando navegamos por mar de noche, al no poder ver la costa con nuestros propios ojos, nos mantenemos a una distancia prudente de esta, el único inconveniente es que esta distancia no es recta ni es siempre la misma, por lo que corremos el riesgo de chocar con una roca o un cabo y decir adiós a nuestro barquito. Por este motivo obtenemos la conclusión de que es mejor no sacar el barco a plena noche si no queremos gastar la pasta en comprar otro navío, y si esto no fuera posible, mejor poner un faro, que sirve para poder saber donde está la costa. Pues precisamente eso son los máseres, son faros (hazes de radiación para ser más exactos) que permiten conocer la presencia, e incluso la forma y los movimientos de los objetos astronómicos.

La palabra “máser” es un acrónimo procedente de las palabras inglesas microwave amplification by simulated emisión of radiation, que en castellano se traduciría como “amplificación de MICROONDAS mediante emisión estimulada de radiación”.
El fenómeno físico involucrado es exactamente el mismo que el de un láser (amplificación de la LUZ mediante emisión estimulada de radiación). La única diferencia entre un láser y un máser es la longitud de onda de la radiación que se amplifica: se trata de luz visible en el caso de un láser y microondas en un máser.
Las microondas son las ondas de radio de longitud más corta (entre aproximadamente un milímetro y un metro). Un horno doméstico de microondas calienta los alimentos utilizando ondas que suelen ser de unos 12 cm.

Las moléculas excitadas, o en un nivel alto de energía, están indicadas con los círculos rojos; los pequeños círculos azules representan moléculas sin excitar, o en un nivel bajo de energía.
A y B. Un grupo de moléculas es excitado por radiación o choques.
C. Estas moléculas se encuentran en un nivel alto de energía (población invertida); un fotón incide por la izquierda.
D. El fotón estimula la emisión de la primera molécula, que libera la energía retenida en el paso A; como resultado, dos fotones y una molécula en un nivel bajo de energía.
E y F. Los fotones estimulan la emisión de las dos moléculas siguientes, en un proceso que continúa doblando el número de fotones muy rápidamente.

Para entender el fenómeno físico de la emisión máser o láser, debemos repasar antes algunas propiedades de la materia y la radiación:
- Los átomos y moléculas pueden estar en distintos niveles de energía.
- Un átomo o una molécula que absorba energía puede pasar a un nivel superior. Y, al contrario, pasaría a un nivel inferior liberando la energía sobrante.
- Una forma de caer a un estado inferior es emitir radiación. La diferencia de energía entre los niveles determina la longitud de la onda (y por tanto, la frecuencia) emitida. Así, los átomos y las moléculas actúan de forma similar a una emisora de radio comercial, que emite ondas con una frecuencia determinada. Si queremos escuchar una emisora concreta, debemos sintonizar su frecuencia. En Astronomía, debemos “sintonizar” una
frecuencia concreta para estudiar la emisión de una molécula o de un átomo.
- En situaciones de equilibrio, la cantidad de partículas en cada nivel de energía está determinada por la temperatura del material. En los materiales más calientes hay más partículas en estados de alta energía. Pero, en cualquier caso, siempre habrá más partículas en los estados inferiores que en los superiores.

Cómo se observan los máseres astronómicos:
Los máseres son emisiones intensas de microondas que, como dijimos anteriormente, son ondas de radio de longitud corta. Por lo tanto, no se observan con telescopios ópticos convencionales, sino con antenas de radio: los radiotelescopios.
Aunque no es el único tipo de estudios que pueden realizar, una parte importante del tiempo de estos radiotelescopios se emplea en observar máseres. Sus grandes tamaños garantizan poder detectar estas emisiones, incluso en objetos muy distantes como galaxias activas situadas a varios millones de años luz. Por ejemplo, los radiotelescopios como los de Arecibo en Puerto Rico (305 metros de diámetro), Green Bank en Estados Unidos o Effelsberg en Alemania (ambos de 100 m), o Robledo de Chavela en España (70 m), se encuentran entre los más sensibles del mundo para detectar ondas de radio, entre ellas la emisión máser.
Para poder estudiar con detalle cómo se distribuye la emisión máser hay que recurrir a la técnica de la interferometría. Consiste en observar simultáneamente el mismo objeto con varias antenas y hacer interferir las señales recibidas por cada una. Cuanto más distantes estén las antenas entre sí, se pueden distinguir detalles más finos en las imágenes. El telescopio más importante que utiliza esta técnica es el Very Large Array, en Estados Unidos, compuesto por 27 antenas con separaciones máximas de 36 km.

Evidentemente, me queda muchísimo de que hablar sobre los máseres, no obstante, ya iré publicando poco a poco más información sobre este tema.