Un nuevo telescopio liderado por Europa podría mapear la polvorienta mitad oculta del universo sin utilizar combustibles fósiles.
Si alguna vez has visto la Vía Láctea en el cielo nocturno, probablemente hayas notado que parece nublada. Esto se debe a que hacia el centro de nuestra galaxia, y de la mayoría de las galaxias, hay una enorme cantidad de polvo que dificulta ver lo que está sucediendo.
Esto significa que grandes áreas del universo están ocultas a nuestros ojos y aproximadamente la mitad de la luz proviene de galaxias enterradas en polvo. La mejor manera de ver el interior de estas regiones ocultas es con telescopios submilimétricos gigantes, que detectan la radiación entre ondas de radio e infrarrojas.
«Sin submilimétricos, obtenemos una imagen muy sesgada de lo que hay ahí fuera», dijo Claudia Ciccone, astrofísica de la Universidad de Oslo en Noruega. «Nos estamos perdiendo las regiones del espacio que están más ocultas por el polvo».
En las últimas décadas, telescopios como el Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) en Chile han permitido explorar algunas de estas regiones.
Ahora, los astrónomos esperan ir más allá con un nuevo proyecto liderado por Europa llamado Telescopio Submilimétrico de Gran Apertura de Atacama (AtLAST). Se trata de un telescopio de 50 metros, mucho más grande que cualquier telescopio submilimétrico jamás construido.
El trabajo de diseño inicial se está llevando a cabo en un proyecto financiado por la UE llamado AtLAST2, que se extenderá hasta 2028. Investigadores de Europa y de todo el mundo, incluidos Chile, Sudáfrica, Canadá, Taiwán, Tailandia, Nueva Zelanda, Japón y Estados Unidos, están perfeccionando el concepto creando prototipos de tecnologías clave y planificando cómo operar la instalación de la manera más sostenible posible.
El objetivo es centrarse en ese universo oculto y turbio. «Con las instalaciones submilimétricas anteriores, sólo estamos observando la punta del iceberg», afirma Ciccone, uno de los directores del telescopio. Actualmente, los astrónomos sólo pueden ver una pequeña fracción del gas frío y el polvo que forman las galaxias.
«Con AtLAST, podemos responder a la pregunta: ¿Dónde está todo el gas y el polvo del universo?»
AtLAST está diseñado para ser parte de una nueva generación de observatorios gigantes que remodelarán la astronomía en la década de 2040, después del Very Large Telescope de Europa, que está a punto de completarse en Chile.
Sin estos grandes telescopios submilimétricos de placa única, los astrónomos dicen que habría una gran brecha en su capacidad para mapear el gas frío y el polvo en el cielo y conectar lo que estas otras instalaciones ven en diferentes longitudes de onda.
vista gran angular
Las 66 antenas de ALMA en el desierto de Atacama actúan como microscopios, enfocándose en las regiones polvorientas donde se forman las estrellas y los planetas. En comparación, AtLAST es una cámara de gran angular, capaz de inspeccionar lugares polvorientos en todo el espacio.
«ALMA sólo puede ver un área del cielo miles de veces más pequeña que la superficie de la Luna en cualquier observación», dijo Tony Mroczkowski, astrónomo del Instituto Español de Ciencias Espaciales y uno de los líderes de AtLAST.
«Alma es poderosa, pero no puede mapear el cielo con un microscopio. En comparación, AtLAST toma imágenes de regiones del tamaño de hasta 16 lunas en cada observación, por lo que podemos mapear todo en el universo», bromeó.
Para mapear el cielo a esa escala, el telescopio «tiene que moverse rápidamente hacia adelante y hacia atrás a través del mapa», dijo Mroczkowski. «Si tienes un gran campo de visión, puedes crear rápidamente un mapa bastante grande del cielo».
El equipo AtLAST2 está utilizando esta fase de diseño para crear prototipos de partes clave del telescopio, desde la óptica y los sistemas de control hasta el procesamiento de datos.
CONSTRUIDO PARA DURAR
El plato principal de 50 metros de AtLAST se diseñará con paneles de aluminio espejados y una enorme estructura trasera de acero. Pesa aproximadamente 4.400 toneladas e incorpora un espejo secundario de 12 metros, más grande que la mayoría de los telescopios, para proporcionar un amplio campo de visión.
Estará ubicado cerca de ALMA en el desierto de Atacama, donde la delgada y seca atmósfera a más de 5 kilómetros sobre el nivel del mar permite vistas prístinas del universo.
«El telescopio funcionará enteramente con energía renovable, utilizando una nueva recuperación de energía híbrida personalizada», dijo Ciccone. El telescopio desacelera después de moverse, lo que le permite recuperar energía cinética en forma de carga, de forma muy parecida a un coche híbrido.
El proyecto está probando una combinación de generación de energía solar, almacenamiento de energía en baterías e hidruros metálicos y recuperación de energía de frenado para operar un observatorio de 50 metros de altura que consume mucha energía a una gran altitud remota sin utilizar combustibles fósiles.
Los investigadores también planean utilizar electricidad con emisiones de carbono casi nulas para producir acero y aluminio. Se espera que AtLAST2 establezca un patrón sobre cómo los grandes observatorios pueden llevar a cabo ciencia ambiciosa sin poner en peligro los objetivos climáticos de Europa.
En el proyecto participarán varios países, incluido Japón, que anteriormente consideró construir su propia antena submilimétrica de 50 metros, el Gran Telescopio Submilimétrico (LST).
«Nos dimos cuenta de que necesitábamos trabajar juntos», dijo Ciccone.
El proyecto AtLAST2 tiene como objetivo convertir esa estrecha cooperación en una instalación compartida concreta, que reúna experiencia europea y socios de todo el mundo.
galaxia oculta
La investigación de AtLAST podría revelar el gas frío y el polvo que alimentan la formación de estrellas, galaxias cubiertas de polvo previamente ocultas e incluso componentes invisibles de la atmósfera del Sol. «Ahora podemos estudiar la variabilidad de la atmósfera solar y las erupciones solares de una manera que nunca antes se había hecho», dijo Ciccone.
En el caso de las galaxias, AtLAST observa regiones del espacio especialmente polvorientas donde actualmente se encuentran ocultas. Los astrónomos pueden detectar luz de estas regiones, pero las galaxias individuales se ven borrosas y es imposible saber cuántas hay.
«No sabemos si la luz proviene de una galaxia, de 10 galaxias o de 1.000 galaxias», dijo Ciccone, refiriéndose al llamado límite de confusión. AtLAST podría recuperar estas galaxias perdidas y descubrir hasta 50 millones en 1.000 horas de observación, afirmó.
Esto ayudará a los astrónomos a comprender cómo ha evolucionado el universo a lo largo del tiempo cósmico, ayudando a determinar la expansión acelerada del universo debido a la energía oscura y la naturaleza de la materia oscura, la materia invisible cuya gravedad da forma a las galaxias.
El uso de longitudes de onda en el rango visible tradicional también podría revelar gran parte de la materia que falta en el universo, incluido el gas frío y caliente que debería existir alrededor de las galaxias pero que ha resultado difícil de detectar.
Al descubrir moléculas que pueden ser los componentes básicos de la vida, AtLAST podría ayudar a los astrónomos a comprender cómo se origina, desarrolla y evoluciona la vida en el universo, dijo Mroczkowski.
Al observar las nubes moleculares y los discos de escombros (regiones de gas y polvo alrededor de estrellas jóvenes), los científicos también obtendrán una visión más profunda de cómo se forman las estrellas y los planetas.
Quizás la ciencia más grande provenga de lo desconocido. Se trata de descubrimientos inesperados, como nuevos eventos transitorios y de corta duración que sólo aparecen en longitudes de onda submilimétricas y que sólo el amplio campo de visión de AtLAST puede revelar. AtLAST está diseñado para funcionar durante 50 años, por lo que habrá mucho tiempo para desentrañar estos misterios.
Mroczkowski dijo que el objetivo es convertirlo «no sólo en un telescopio desechable, sino en un telescopio con instrumentos actualizables y de larga duración que beneficiarán a las generaciones futuras de astrónomos».
Este artículo fue publicado originalmente en Horizon, Revista de Investigación e Innovación de la UE.
La investigación para este artículo fue financiada por el programa Horizon de la UE.
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