Año 23 Número 91 – Diciembre 2025

Por Candela Bellavita


La astronomía es la ciencia que estudia el Universo, los objetos que lo componen y los fenómenos que en él ocurren. La forma en la que estudiamos estos objetos, a los que no podemos tocar, es detectando las partículas y ondas que estos emiten. De hecho, la primera imagen que a muchos se les viene a la mente al pensar en astronomía es la de una persona mirando la luz de las estrellas a través de un telescopio. Pero la luz visible (es decir, aquella que podemos detectar con nuestros ojos) es sólo una pequeña parte de la radiación que nos llega del cosmos. Más aún, en los últimos años se ha comenzado a hablar de la astronomía “multimensajero”, ya que se busca estudiar el Universo también con otros tipos de ondas y partículas, como las ondas gravitacionales, los neutrinos o los rayos cósmicos (ver Boletín N 66). Dependiendo de qué busquemos detectar, se necesitarán distintos tipos de instrumentos y técnicas de detección. En este artículo nos enfocaremos en la Astronomía de rayos X, su historia, en qué consiste su detección y qué información nos aporta del Universo. 

Figura 1. Centaurus A vista en el óptico, rayos X, infrarrojo y radio. A la izquierda composición de las anteriores. Créditos: NASA
Figura 1. Centaurus A vista en el óptico, rayos X, infrarrojo y radio. A la izquierda composición de las anteriores. Créditos: NASA 


¿Qué son los rayos X?

La radiación electromagnética puede describirse en términos de un flujo de partículas sin masa, llamadas fotones, que viajan a la velocidad de la luz. Cada fotón contiene una cierta cantidad de energía y, según cuánta energía tenga, podemos hablar de distintos tipos de radiación. El espectro electromagnético abarca desde las ondas de radio, que utilizamos para escuchar música en el auto, pasando por las microondas, que calientan nuestra comida, la luz visible que perciben nuestros ojos, la radiación ultravioleta, de la que nos protegemos con protector solar, hasta los rayos X y rayos gamma, que son los más energéticos y se utilizan para hacernos estudios médicos. Los objetos astrofísicos emiten en todo este rango de energías y cada banda nos brinda información diferente de los procesos físicos que ocurren en ellos. En la Fig. 1, vemos la galaxia Centaurus A para distintos rangos del espectro electromagnético: en el óptico vemos las estrellas, en rayos X las regiones más calientes, en infrarrojo el gas más frío y el polvo y en radio los llamados jets, chorros de materia expulsados desde el agujero negro que yace en el centro de la galaxia.
Los rayos X constituyen una de las formas más energéticas de radiación electromagnética; para que la materia sea capaz de producir rayos X, ésta debe alcanzar temperaturas extremadamente altas, del orden de millones de grados.

El descubrimiento de los rayos X

La primera detección de rayos X ocurrió en un laboratorio y de forma accidental. En 1895, el físico alemán Wilhelm Conrad Röntgen se encontraba experimentando con tubos de rayos catódicos; éste consiste en un recipiente de vidrio vacío  donde se hace correr un haz de electrones que enciende una capa fluorescente. Para que no se escapara nada de la luz fluorescente, envolvió el tubo con cartón. Röntgen notó que una pantalla cercana al tubo comenzó a brillar, es decir, unos rayos invisibles atravesaron el cartón y ahora iluminaban la pantalla. Como Röntgen no sabía qué eran esos rayos, les llamó rayos X, usando la X para indicar lo desconocido.

Hoy sabemos que esos rayos X se emiten cuando electrones muy energéticos chocan contra una placa metálica y liberan energía al desacelerarse o al arrancar electrones de los átomos de la placa. Röntgen le pidió a su esposa Bertha que colocara su mano entre el tubo y una placa fotográfica y así obtuvo la primera radiografía de la historia (Fig. 2). Por el descubrimiento de los rayos X, Röntgen se convirtió en el primer galardonado con el Premio Nobel de Física en 1901.

Figura 2. Primera radiografía de la historia: mano de Bertha Röntgen tomada por Wilhelm Conrad Röntgen.
Figura 2. Primera radiografía de la historia: mano de Bertha Röntgen tomada por Wilhelm Conrad Röntgen


Salir de la atmósfera

Si bien el descubrimiento de los rayos X generó una revolución inmediata en la medicina, su aplicación en la astronomía tardó más de seis décadas en llegar. La causa de esta demora fue justamente lo que nos protege de ellos: la atmósfera terrestre. Así como los rayos X son absorbidos por los huesos (que son mucho más densos que el resto de los tejidos del cuerpo humano y por eso producen las sombras que vemos en las radiografías), tampoco logran atravesar la gruesa capa de gases que rodea la Tierra. Los rayos X provenientes del espacio eventualmente interactúan en la atmósfera y son filtrados antes de llegar a la superficie terrestre. Salir de la atmósfera para detectar esta radiación fue imposible hasta mediados del siglo XX. 

Si bien en 1949 un cohete V2 detectó rayos X provenientes del Sol, la astronomía de rayos X propiamente dicha no comenzó hasta los años 60. En 1962, un pequeño grupo de científicos, entre los cuales se encontraban Riccardo Giacconi, Herb Gursky, Frank Paolini y Bruno Rossi, lanzó un pequeño detector de rayos X a bordo de un cohete que salió de la atmósfera por apenas 350 segundos. Esos pocos segundos bastaron para detectar la emisión en X de una fuente brillante en la constelación de Escorpio, que llamaron Scorpius X-1. Además, detectaron emisión difusa proveniente de todo el cielo, lo que hoy conocemos como el fondo cósmico en rayos X. Este evento se considera el nacimiento de la Astronomía de rayos X. A partir de allí, se han usado globos estratosféricos, cohetes y más tarde satélites para llevar telescopios y detectores de rayos X por encima de la atmósfera.

Figura 3. Cohete lanzado desde Virginia, similar al utilizado en el descubrimiento de Scorpius X-1. Créditos: NASA
Figura 3. Cohete lanzado desde Virginia, similar al utilizado en el descubrimiento de Scorpius X-1. Créditos: NASA


¿Cómo se detectan los rayos X?

La orientación usual de lentes y espejos que usan los telescopios ópticos para focalizar la luz en un detector no es útil cuando se quieren detectar rayos X. El hecho de que los rayos X sean tan energéticos genera que al impactar sobre un espejo, en lugar de reflejarse, lo atraviesen sin desviarse. La única forma para que los rayos X se reflejen es haciéndolos incidir sobre un espejo de forma rasante, casi paralelos al mismo. Podemos compararlo con arrojar una piedra al agua: sólo cuando lanzamos la piedra con un ángulo pequeño respecto de la superficie podemos lograr el “sapito” donde la piedra rebota múltiples veces en el agua. Entonces, los telescopios de rayos X utilizan espejos cilíndricos casi paralelos a la luz entrante que hacen rebotar a los rayos varias veces para concentrarlos en algún punto focal. Si sólo se colocara un espejo cilíndrico, perderíamos mucha radiación por el hueco central de la geometría. Es por eso que se colocan varios espejos uno dentro del otro como se ve en la Fig 3, formando una estructura anidada que permite focalizar muchos más fotones y producir imágenes más nítidas. 

Los detectores de rayos X detectan fotones individuales. El material de estos detectores debe ser tal que cada fotón entrante sea completamente absorbido y produzca una señal medible (corrientes eléctricas, destello de luz o calor). Existen distintos tipos de detectores, dependiendo del tipo de señal que miden, pero todos registran la energía y el instante de llegada del fotón entrante. Esta información nos permite reconstruir imágenes, estudiar los procesos físicos que generan la radiación que detectamos y observar las variaciones en el tiempo de las fuentes más energéticas del Universo.

Figura 4. A la izquierda, una representación artística del telescopio de rayos X XMM-Newton. A la derecha, su arreglo de espejos rasantes. Créditos: ESA

Fuentes de rayos X

En la actualidad el número de fuentes detectadas con emisión en rayos X supera el millón, y entre ellas se encuentran los objetos más exóticos del Universo, como remanentes de supernovas, cúmulos de galaxias, agujeros negros y estrellas de neutrones. 

  • Los cúmulos de galaxias son agrupaciones de entre 50 y 1000 galaxias ligadas gravitacionalmente. Estos alojan grandes cantidades de gas intracúmulo a temperaturas de miles de millones de grados que emiten intensamente rayos X. Observar esta emisión nos permite estudiar la formación y evolución de las estructuras más grandes del cosmos.
  • Las supernovas son explosiones muy luminosas que ocurren en los estadíos finales de estrellas masivas (más de ocho veces la masa del Sol).  Durante estos eventos se libera una enorme cantidad de energía y se emite radiación electromagnética de todo tipo, incluyendo rayos X.
  • Los sistemas binarios de rayos X consisten en un objeto compacto (estrella de neutrones o agujero negro) que está acretando materia de una estrella. El material arrancado de la superficie estelar cae en un movimiento espiral sobre el objeto compacto formando un disco, que se conoce como disco de acreción. Al girar y comprimirse, este material es calentado enormemente y emite rayos X. Éstas son una de las principales fuentes de emisión en rayos X y permiten estudiar los que ocurre en el entorno de los objetos compactos.
Figura 5. Ilustración de una binaria de rayos X. Crédito: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC).
Figura 5. Ilustración de una binaria de rayos X. Crédito: Gabriel Pérez Díaz, SMM (IAC).


  • Los núcleos galácticos activos son regiones compactas en el centro de las galaxias donde un agujero negro supermasivo se encuentra acretando materia de su entorno. Se trata de las fuentes persistentes más luminosas de radiación electromagnética en el Universo.
  • Las atmósferas de las estrellas, como la del Sol, son muy calientes y pueden emitir rayos X. Satélites como XMM-Newton son lo suficientemente sensibles como para detectar esta radiación.

Figura 6. Imágenes en rayos X del cúmulo de galaxias Coma, del remanente de supernova Tycho y del Sol.

Desde la primera detección de Scorpius X-1 en 1962, la Astronomía de rayos X creció exponencialmente. Se han desarrollado y se siguen desarrollando numerosas misiones espaciales para detectar la emisión en rayos X mejorando cada vez más la resolución y la sensibilidad de los instrumentos. Como resultado, estamos consiguiendo comprender cada vez más los procesos más energéticos y explosivos del Universo.

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