¿Por qué hay 14 púlsares en los discos de las Voyager?

Es posible que alguna vez hayas oído hablar de las venerables sondas Voyager. Quizá hayas oído que ambas llevan unos discos de oro que contienen información sobre la humanidad y que, creemos, podrían ser descifradas por una hipotética civilización extraterrestre avanzada en un futuro lejano…

Los discos de oro de las Voyager

Mapa de púlsares de los discos de las sondas Voyager.
Crédito: NASA/JPL

Si no conoces la historia de los discos de oro, o si quieres profundizar en el tema, puedes leerlo aquí (en uno de los primeros artículos que se publicaron en Astrobitácora, hace ahora algo más de un año). Del mismo modo, si necesitas refrescar qué es un púlsar, puedes leerlo en más detalle en este artículo, pero para el propósito que nos ocupa hoy, basta con que recuerdes que es una estrella de neutrones, con una velocidad de rotación elevadísima, que emite haces de radiación electromagnética que pueden ser vistos desde la Tierra (igual que la luz de un faro que puede verse desde la costa).

En la cubierta de los discos de oro de las Voyager hay una sección (que aparece en la imagen mostrada anteriormente) que puede parecer difícil de descifrar. Es un mapa con 14 de los púlsares más cercanos al Sistema Solar y son, literalmente, un mapa para encontrar el camino de vuelta a la Tierra desde cualquier lugar de la Vía Láctea. Al menos en teoría… la práctica es un poco más complicada incluso para nosotros mismos, como irás viendo a lo largo del artículo.

El papel del hidrógeno

Los discos de oro de las Sondas Voyager

Este mapa indica la posición y el período de rotación de 14 púlsares, y también indica la distancia relativa del Sol al centro de la galaxia (que es la linea que se extiende hacia la derecha y es mucho más larga que las demás), de tal modo que, si estuvieses fuera del Sistema Solar y tuvieses la información de los púlsares que conocemos, podrías conseguir triangular la posición de nuestro vecindario y encontrar el camino de vuelta a casa en un mar de miles de millones de estrellas.

Pero, ¿cómo hay que leer este mapa para poder saber de qué púlsares estamos hablando y poder identificarlos? La cubierta del disco nos da toda la información que necesitamos. Por un lado, en la derecha, tenemos la llave, por decirlo de alguna manera, para descifrarla. Ese pequeño diagrama representa un átomo de hidrógeno que sólo tiene un protón y un electrón. La mecánica cuántica nos dice que el giro del protón y el electrón tiene que ser o en la misma dirección, o en dirección opuesta. No hay otras posibilidades.

La dirección de giro de ambos puede cambiar, de modo que giren en direcciones contrarias o en la misma dirección. Para que cambie la dirección hace falta energía. Cuando eso sucede, el electrón emite luz en una longitud de 21 centímetros, es decir, tiene una frecuencia de 1420 megahercios. Es lo que se conoce como el tiempo fundamental de transición de un átomo de hidrógeno (a la que llamamos la línea de hidrógeno), y tiene una duración de 0,0000000007 segundos.

Esa cifra es constante en todo el universo y es fácil de observar, así que la deducción parece lógica. Si una civilización lo suficientemente avanzada encuentra los discos, conocerán la línea de hidrógeno y, quizá con un poco de suerte, llegarán a la conclusión de que eso es lo que expresa este diagrama.

Descifrando el mapa

La sonda Voyager 1. En el centro de la sonda puedes ver el disco.
Crédito: NASA

Una vez que tenemos nuestra llave (la duración de la línea de hidrógeno), podemos pasar al mapa que tenemos a la izquierda y comenzar por la línea más larga. Es sólo una línea que marca la distancia relativa desde el Sol al centro de la galaxia. Es decir. Esa línea no expresa ninguna distancia ni tiene ningún tipo de información codificada. El resto (14 líneas en total),sí que tienen información codificada. Si te fijas, aunque algunas tienen parte de la línea completamente recta, todas tienen unas pequeñas marcas verticales y horizontales.

Esas pequeñas marcas expresan, en código binario, el período de rotación de los púlsares, como un múltiplo del tiempo que tarda un átomo de hidrógeno en realizar la transición de la que hablábamos anteriormente. Como no sabemos qué sistema numérico utilizarán nuestros hipotéticos extraterrestres, su duración esta expresada en código binario. Es el sistema numérico más sencillo que conocemos y nuestra esperanza es que una hipotética civilización extraterrestre tenga algo similar, o sea capaz de deducir de qué se trata (aunque es posible que no llegasen a entenderlo).

En este sistema sólo existen dos valores: 0 ó 1, y los usamos para poder expresar cualquier cifra en cualquier otro sistema numérico. Así que esas marcas verticales representan 1s y las pequeñas marcas horizontales (que siguen la línea) 0s. Es decir, |..|..||.| se leería como 1001001101 (y representaría el número 589 en nuestro sistema numérico habitual). Una vez se ha hecho la traducción del sistema binario al sistema numérico que utilicen los alienígenas, deberían ser capaces de encontrar los púlsares que tienen ese período de rotación y triangular la posición del Sistema Solar.

Los desafíos del mapa

Los 14 púlsares ubicados en la Vía Láctea.
Crédito: Pulsarmap.com

El mapa, por desgracia, presenta varios inconvenientes que pueden ser bastante difíciles de solventar. Suponiendo que una civilización extraterrestre sea capaz de descifrar el mapa (algo que no es sencillo, incluso aun si llegan a descifrar la línea de hidrógeno, es posible que nunca lleguen a darse cuenta de que es un mapa que muestra púlsares), leerlo es complicado, y entender que se habla de medidas de tiempo puede que no sea demasiado evidente.

A esto hay que sumarle que el Sistema Solar se mueve alrededor del centro de la galaxia, y los púlsares también lo hacen (y suelen viajar a más velocidad que las estrellas que están en su fase de secuencia principal). Además, con el paso del tiempo la velocidad de rotación de los púlsares disminuye, aunque, de vez en cuando, algo interrumpe esa reducción de la velocidad de rotación y lo acelera de nuevo (en astronomía, en inglés, a este comportamiento se le llama glitch). Ese factor también tiene que ser tenido en cuenta.

Es decir, esa hipotética civilización debería ser capaz de tener en cuenta la variación del período de rotación de los púlsares y, además, tener un registro de los glitches de los púlsares para poder remontarse en el tiempo y determinar cuánto ha transcurrido desde que se creó el disco hasta que llegó a sus manos. También deberán tener en cuenta el desplazamiento de todas las estrellas mencionadas alrededor de la Vía Láctea y, por supuesto, conocer la existencia de esos púlsares; es posible que su cartografía estelar sea completamente diferente a la nuestra, y que algunos desde su perspectiva, parezcan estrellas de neutrones normales por no emitir los haces de radiación electromagnética en la dirección de su(s) planeta(s).

Imagen compuesta por el espectro de rayos X y visible de la Nebulosa del Cangrejo, en la que se muestra la emisión del púlsar.
Crédito: NASA

Suponiendo que tengan todo eso en cuenta, el mapa podría permitirles identificar la ubicación del Sistema Solar con un margen de error de decenas de años-luz. En palabras del propio Carl Sagan (y el equipo que trabajó en los discos), con el período de 14 púlsares, una sociedad que tenga registros detallados del comportamiento pasado de los púlsares, y de sus glitches, debería ser capaz de reconstruir la época del lanzamiento al equivalente del año 1971 (en este caso hacía referencia a las placas de las sondas Pioneer, que también incluían este mapa).

Si no tienen esos registros, el equipo creía que una sociedad avanzada sería capaz de reconstruir la situación del Sistema Solar a la época del siglo o milenio en el que se produjo. Si, además, son capaces de identificar correctamente alguno de los dos púlsares más cercanos a la Tierra, podrían acotar la ubicación del Sistema Solar en la galaxia en una distancia de 20 pársecs.

De cualquier modo, no hay que olvidar que la posibilidad de que alguna de estas sondas pueda terminar cayendo en manos de una civilización avanzada es algo extremadamente improbable…

Referencias: Johnton’s Archive Pulsar Map, Wikipedia