Si alguna vez ha visto la Vía Láctea en el cielo nocturno, habrá observado que parece turbia. Esto se debe a que, hacia el centro de nuestra galaxia, así como de la mayoría de las galaxias, hay enormes cantidades de polvo que dificultan la visibilidad, haciendo que una gran franja del universo esté oculta para nosotros, ya que aproximadamente la mitad de la luz procede de galaxias enterradas tras ese polvo. La mejor forma de observar el interior de estas regiones ocultas es utilizar un gigantesco telescopio de ondas submilimétricas que detecte la radiación situada entre las ondas de radio y el infrarrojo.
Un nuevo observatorio de iniciativa europea podría cartografiar la mitad del universo donde la luz procede de galaxias enterradas tras polvo estelar
Si alguna vez ha visto la Vía Láctea en el cielo nocturno, habrá observado que parece turbia. Esto se debe a que, hacia el centro de nuestra galaxia, así como de la mayoría de las galaxias, hay enormes cantidades de polvo que dificultan la visibilidad, haciendo que una gran franja del universo esté oculta para nosotros, ya que aproximadamente la mitad de la luz procede de galaxias enterradas tras ese polvo. La mejor forma de observar el interior de estas regiones ocultas es utilizar un gigantesco telescopio de ondas submilimétricas que detecte la radiación situada entre las ondas de radio y el infrarrojo.
“Sin las observaciones submilimétricas, obtenemos una imagen muy sesgada de lo que hay en el espacio exterior”, afirmó Claudia Cicone, astrofísica de la Universidad de Oslo, en Noruega. “Estamos desaprovechando las regiones del espacio más ocultas por el polvo”.
En las últimas décadas, telescopios como el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), situado en Chile, nos han permitido estudiar algunas de estas regiones. Ahora, los astrónomos quieren ir más allá con un nuevo proyecto de liderazgo europeo denominado Atacama Large Aperture Submillimeter Telescope (AtLAST), un telescopio de 50 metros, mucho más grande que cualquier otro telescopio submilimétrico construido hasta la fecha.
Los primeros trabajos de diseño se están llevando a cabo en el marco de un proyecto financiado por la UE denominado AtLAST2, que se prolongará hasta 2028. Investigadores de Europa y de todo el mundo (Chile, Sudáfrica, Canadá, Taiwán, Tailandia, Nueva Zelanda, Japón y Estados Unidos) están perfeccionando el concepto mediante la creación de prototipos de tecnologías clave y planificando cómo gestionar la instalación de la manera más sostenible posible.
El objetivo es poner en el foco este universo oculto y turbio. “Con las instalaciones submilimétricas anteriores, solo estamos observando la punta del iceberg”, afirmó Cicone, una de las responsables del telescopio. Hoy en día, los astrónomos solo pueden observar una pequeña parte del gas frío y el polvo que dan forma a las galaxias. “Con AtLAST responderemos a la pregunta de dónde están todo el gas y el polvo del universo”.
AtLAST está diseñado para integrarse en una nueva generación de observatorios gigantes que revolucionarán la astronomía en la década de 2040, tras el Extremely Large Telescope de Europa, cuya construcción en Chile está a punto de concluir.
Sin un gran telescopio submilimétrico de una sola antena parabólica como este, los astrónomos afirman que habría una laguna importante en nuestra capacidad para cartografiar el gas frío y el polvo a través del cielo y para conectar lo que ven estas otras instalaciones a diferentes longitudes de onda.
Vista de gran angular
Las 66 antenas de ALMA, situadas en el desierto de Atacama, actúan como un microscopio, ofreciendo imágenes detalladas de las regiones polvorientas donde se forman las estrellas y los planetas. AtLAST, en comparación, sería una cámara de gran angular, capaz de realizar un censo de puntos polvorientos en todo el universo.
“ALMA solo puede captar, en cada observación, un área miles de veces más pequeña que la superficie de la Luna”, afirmó Tony Mroczkowski, astrónomo del Instituto de Ciencias del Espacio de España y otro de los responsables del proyecto AtLAST.
“ALMA es muy potente, pero no se puede cartografiar el cielo con un microscopio. En comparación, AtLAST captará imágenes de un área equivalente a hasta 16 lunas en cada observación, así que ¡vaya si podremos cartografiar el universo!”, bromeó.
Para cartografiar el cielo a esa escala, el telescopio “tendría que moverse rápidamente de un lado a otro”, afirmó Mroczkowski. “Con un campo de visión enorme, podríamos crear rápidamente un mapa del cielo bastante extenso”.
El equipo de AtLAST2 está aprovechando esta fase de diseño para crear prototipos de componentes fundamentales del telescopio, desde su óptica y sus sistemas de control hasta la gestión de datos.
Diseñado para durar
La antena principal de AtLAST, de 50 metros de diámetro, se diseñaría con paneles de aluminio en el espejo y una enorme estructura de acero como soporte. En total, pesaría unas 4.400 toneladas e incluiría un espejo secundario de 12 metros (ya solo este espejo es mayor que la mayoría de telescopios) para poder ofrecer su amplio campo de visión.
Se ubicaría cerca de ALMA, en el desierto de Atacama, donde la delgada y seca atmósfera y la altitud de unos 5 kilómetros sobre el nivel del mar permiten una visión cristalina del universo.
“El telescopio funcionaría íntegramente con energías renovables, mediante un novedoso sistema híbrido de recuperación de energía diseñado a medida”, afirmó Cicone. A medida que el telescopio reduce su velocidad tras el movimiento, su energía cinética puede recuperarse en forma de carga eléctrica, como en un coche híbrido.
Para poder poner en marcha un observatorio de 50 metros, que consume tanta energía, en un emplazamiento remoto y de gran altitud sin combustibles fósiles, el proyecto está probando combinaciones de energía solar, almacenamiento de energía en baterías e hidruros metálicos, así como la recuperación de la energía de frenado.
Los investigadores también tienen previsto utilizar electricidad con emisiones de carbono próximas a cero para producir el acero y el aluminio. Se espera que AtLAST2 sirva de ejemplo de cómo los grandes observatorios pueden llevar a cabo proyectos científicos ambiciosos sin poner en peligro los objetivos climáticos de Europa.
En el proyecto también participarían varios países, entre ellos Japón, que anteriormente había barajado la posibilidad de construir su propia antena submilimétrica de 50 metros, el Gran Telescopio Submilimétrico (LST). “Nos hemos dado cuenta de que debemos aunar fuerzas”, dijo Cicone.
El proyecto AtLAST2 pretende que esta cooperación más estrecha se convierta en una instalación concreta y compartida que reúna a expertos europeos y socios de todo el mundo.
Galaxias ocultas
El estudio de AtLAST podría revelar la presencia del gas frío y el polvo que alimentan la formación estelar, galaxias polvorientas que antes quedaban ocultas e incluso componentes desconocidos de la atmósfera solar. “Podemos estudiar la atmósfera solar y la variabilidad de las erupciones solares como nunca se ha hecho hasta ahora”, destacó Cicone.
En el caso de las galaxias, AtLAST observaría regiones del universo especialmente polvorientas, en las que actualmente las galaxias quedan ocultas. Los astrónomos pueden detectar la luz procedente de estas regiones, pero las galaxias se confunden entre sí, lo que hace imposible determinar cuántas hay.
“No se sabe si la luz procede de una galaxia, de diez galaxias o de mil galaxias”, reflexionó Cicone, refiriéndose a lo que se conoce como “límite de confusión”. AtLAST recuperará estas galaxias desaparecidas, afirmó, y podría llegar a encontrar hasta 50 millones en 1.000 horas de observación.
Esto ayudará a los astrónomos a comprender cómo ha evolucionado el universo a lo largo del tiempo cósmico, lo que contribuirá a determinar con mayor precisión la expansión acelerada del universo debida a la energía oscura, así como la naturaleza de la materia oscura —esa materia invisible cuya gravedad da forma a las galaxias—.
También podría revelar gran parte de la materia perdida del universo, tanto el gas caliente como el frío que debería existir alrededor de las galaxias, pero que ha resultado difícil de detectar utilizando las longitudes de onda tradicionales de la banda visible.
Al detectar las moléculas que podrían ser los componentes básicos de la vida, AtLAST podría ayudar a los astrónomos a responder a la pregunta de cómo surge la vida en el universo y cómo se desarrolla y evoluciona, manifestó Mroczkowski.
Al observar las nubes moleculares y los discos de escombros —las regiones de gas y polvo que rodean a las estrellas jóvenes—, también podríamos comprender mejor cómo se forman las estrellas y los planetas.
Quizás los mayores avances científicos provengan de lo desconocido: descubrimientos inesperados, como nuevos fenómenos transitorios y efímeros que solo se observan en longitudes de onda submilimétricas, y que solo el amplio campo de visión de AtLAST puede revelar. Podría haber tiempo de sobra para desentrañar esos misterios, ya que el AtLAST está diseñado para funcionar durante 50 años.
“El objetivo es que no sea ‘un simple telescopio desechable”, explicó Mroczkowski, “sino uno con una larga vida útil y una instrumentación actualizable que pueda beneficiar a las futuras generaciones de astrónomos”.
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