Inicio Volumen 8 Número 46 La Nueva Era de los Telescopios Gigantes

La Nueva Era de los Telescopios Gigantes

El fin de siglo encuentra a la Astronomía óptica en una nueva etapa de expansión. Aproximadamente, una docena de nuevos telescopios de más de 8 metros de diámetro comenzarán a escrutar el cielo en los próximos años.

Dentro de los próximos cinco años los astrónomos contarán con, al menos, un docena de nuevos telescopios de más de 8m de diámetro. La Argentina se encontrará entre las 15 naciones de este exclusivo club. Acompáñemos en un recorrido de los nuevos ojos de la Tierra.

Bill Welsh dedicó muchas semanas de febril trabajo, en su solitaria oficina de la inglesa Universidad de Keele, para planear cada minuto de observación en el telescopio de 4m de diámetro que se yergue en el cerro Roque de los Muchachos, en las Islas Canarias. Sabía que este tipo de instrumentos recibe más pedidos del que puede alojar y que la competencia por tiempo de observación es, usualmente, dura. De las pocas y preciosas noches que se le asignen dependería la posibilidad de estudiar las pequeñas, pero inusuales oscilaciones luminosas de la estrella binaria conocida como SY Cancri. Estas oscilaciones están, posiblemente, relacionadas con la transferencia de gas estelar de una estrella a su compañera, proceso denominado acreción. Como muchos astrónomos, Bill espera que los nuevos telescopios de más de 8m permitan ver estos fenómenos con tal detalle, que finalmente puedan ser comprendidos.

Cuando se trata de construir telescopios grandes, los astrónomos no ahorran esfuerzos ni dinero. Y no es para menos: el poder de detectar estrellas débiles o pequeñas variaciones y detalles en el espectro de luz que ellas emiten dependen, en principal medida, de la superficie colectora del espejo primario. En iguales condiciones, un telescopio de 4m de diámetro puede detectar objetos 16 veces más débiles que uno de 1m. El final del siglo 20 anticipa una febril inauguración de telescopios verdaderamente gigantes:

Polifemos capaces de penetrar en el Universo hasta sus orígenes más remotos y de revelar los más esquivos secretos de las estrellas más pequeñas. He aquí un "tour" de los próximos instrumentos por entrar en operación, con parada especial en el Proyecto Géminis, del cual la Argentina forma parte.

Los espejos más grandes del mundo. El espejo de 5m del telescopio de monte Palomar aparece como referencia. Foto: © ESO, European Southern Observatory. Los espejos más grandes del mundo. El espejo de 5m del telescopio de monte Palomar aparece como referencia. Foto: © ESO, European Southern Observatory.

TELESCOPIOS DINOSAURIOS

En 1998 se conmemora el cincuentenario del que, por casi 30 años, fue rey: el legendario telescopio de Monte Palomar. Su objetivo de 5m permitió descubrir la expansión del Universo y revelar la increíble riqueza del mundo de las galaxias. A pesar de que el crecimiento de la ciudad de Los Ángeles lo sumergió en un mar de luz urbana irremediable, el viejo telescopio continúa alerta gracias a aportes privados. En sugestiva coinciciencia con este aniversario, dos nuevos telescopios gigantes verán, por primera vez, la luz este año. El mayor, por ahora, es el Hobby-Eberly, un coloso con un espejo de 9,2m de diámetro efectivo, inaugurado oficialmente en octubre de 1997 y que se emplaza en el Observatorio McDonald de la Universidad de Texas.

El espejo es toda una hazaña tecnológica: consta de 91 espejos hexagonales pulidos individualmente conforme a su correcta curvatura y ensamblados de modo que componen un espejo de 11m de diámetro. Esto lo convertiría en el mayor telescopio del mundo, excepto que no toda la superficie puede utilizarse a un tiempo. Tal circunstancia reduce su diámetro efectivo a poco más de 9m, lo que lo baja al tercer puesto del ránking, detrás de los telescopios Keck, en Hawaii. De cualquier manera, el espejo es tan grande que podría acomodar fácilmente un departamento de tres dormitorios.

Otra peculiaridad es que el telescopio, debido a su enorme tamaño, no se desplaza para seguir a las estrellas en su movimiento diurno, sino que un espejo secundario ejecuta ese movimiento, llevando la luz hacia los detectores. Este ingenioso mecanismo hace que el telescopio deba ser movido una sola vez, para ubicar inicialmente el objeto observado. Los ingenieros del HET lograron la primera observación de una estrella en diciembre del año pasado y, actualmente, lo están poniendo a punto para su utilización científica. Su precio es de sólo 13 millones de dólares, cifra relativamente baja para semejante diámetro.

En el hemisferio austral, la región central de Chile ofrece, quizás, una de las mejores terrazas para contemplar el Universo. Desde allí funciona, hace años, el Observatorio Europeo Austral integrado por un consorcio de universidades del viejo continente. Su más reciente emprendimiento es la construcción de un telescopio literalmente bautizado como "muy grande" (Very Large Telescope o VLT).

Un modelo a escala del telescopio binocular por colocarse en monte Graham, Arizona. Foto: © Universidad de Arizona.
Un modelo a escala del telescopio binocular por colocarse en monte Graham, Arizona. Foto: © Universidad de Arizona.

El telescopio, en realidad, consta de otros cuatro de 8m de apertura cada uno. Estos podrán operar el unísono, si se lo desea, y mediante una computadora. Una imagen estelar obtenida por los cuatro al mismo tiempo y combinada será equivalente a la que obtendría un telescopio con un espejo de 16m de apertura. Aunque, cuando se trata de ver quién posee el telescopio más grande, algunos afirman que en realidad no es uno sino cuatro "pequeños", su capacidad para detectar objetos débiles está fuera de toda discusión. Según se anuncia en el momento de escribir esta nota, la "primera luz" de la primera unidad habrá ocurrido el 27 de mayo.

También en Chile y Hawaii se emplazarán dos telescopios gemelos denominados apropiadamente, como Géminis. Proyecto liderado por los Estados Unidos, del cual participan la Argentina, Brasil y Chile (ver "La Argentina y el Proyecto Géminis"). El primero de los telescopios será inaugurado antes de fin de año.

Otro proyecto próximo a ver la luz es el telescopio japonés Subaru o Pléyades (un cúmulo estelar popularmente conocido como las Siete Cabritas), que también se colocará en la cumbre de Mauna Kea, en Hawaii.

Algo más atrasado sigue el accidentado proyecto LBT (Large Binocular Telescope), originalmente conocido como Proyecto Columbus (ver CIENCIA HOY "El Proyecto Columbus", 5:75, 1989), integrado actualmente por un consorcio internacional liderado por la Universidad de Arizona, en Tucson, EE.UU. El proyecto consiste en la instalación de un telescopio estilo largavistas. Es decir, dos espejos de 8,4m de diámetro en una sola montura. Esto le daría una apertura efectiva de 11,8m hecho que lo convertiría en el mayor telescopio soportado por una sola montura.

Tres de los cuatro edificios que albergan a los telescopios del VLT (VerV Large Telescope> que un consorcio de universidades europeas opera en el Cerro Paranal, Chile. Foto: © ESO, European Southern Observatory.
Tres de los cuatro edificios que albergan a los telescopios del VLT (VerV Large Telescope> que un consorcio de universidades europeas opera en el Cerro Paranal, Chile. Foto: © ESO, European Southern Observatory.

El primer gran escollo del proyecto fue nada menos que una variedad amenazada de ardilla roja que habita las laderas del Monte Graham, en cuya cúspide se colocará el observatorio. A su defensa acudieron numerosas organizaciones ecologistas, quienes perdieron todas las batallas legales que habían iniciado contra el observatorio desde fines de la década de 1980. El motivo es que, en realidad, el proyecto rescató a las ardillas de una muerte segura, ya que su caza no estaba vedada antes de que el monte fuera declarado reserva natural para permitir la construcción del observatorio. El hecho, sin embargo, tuvo una gran repercusión pública e incidió, negativamente, sobre su marcha. A ello se sumaron tempranos abandonos al consorcio, hasta que finalmente se consolidó a fines de 1997, cuando se lograron reunir los más de 63 millones de dólares mínimos necesarios para efectuarlo.

Lo novedoso del LBT es la tecnología para construir los espejos, inventada en el Laboratorio de Óptica de la Universidad de Arizona. He aquí la receta: se colocan varias toneladas de fragmentos de vidrio, en un horno rotante, y se eleva la temperatura gradualmente hasta lograr la fundición total del vidrio. El movimiento de rotación da al vidrio fundido la forma de sección parabólica requerida, tras lo cual se deja enfriar muy lentamente. El proceso dura varios meses y debe seguirse con el pulido, hasta que la superficie alcance un grado de homogeneidad comparable a la longitud de onda de la luz que deberá reflejar. El primer espejo de 8,4m fue cocido entre abril y septiembre de 1997 y retirado para su limpieza en febrero.

La última adición a la carrera telescopista fue España, cuyo Ministro de Educación anunció a principios de año la decisión de financiar un telescopio de 10m de diámetro en el Observatorio Roque de los Muchachos (ORM), en las Islas Canarias. El espejo será hecho de 36 segmentos hexagonales, en un arreglo similar al de los telescopios Keck. El Instituto de Astrofísica de Canarias, responsable del proyecto, actualmente busca socios para cubrir el 49% de los cerca de 85 millones de dólares que costará el proyecto.

El poder de estos telescopios reside en su capacidad para resolver detalles y, en particular, en la posibilidad de observar objetos extrema damente débiles (ver CIENCIA HOY 44.12, 1998). El principal factor que limita el poder de resolución de un telescopio es la turbulencia atmosférica que hace "bailar" la imagen estelar frente a la cámara, la distorsiona y evita que el astrónomo pueda, por ejemplo, observar dos estrellas muy juntas en el cielo. Los nuevos telescopios incorporan una nueva tecnología, conocida como óptica adaptiva", que permite subsanar en buena medida este inconveniente. La técnica consiste en monitorear continuamente el baile de la imagen estelar y aplicar sutiles tensiones al espejo para tratar de conseguir permanentemente el mejor foco posible (algo así como un fruncir de ojos). Se espera que, gracias a esta tecnología, el poder resolvente alcance la décima de segundo de arco. Esto equivale a poder ver desde Buenos Aires una pelota de fútbol colocada en Mar del Plata.

El espejo hexagonal del telescopio Hobby-Eberly de 11m colocado en el armazón del telescopio. Abajo a la izquierda, quizás, se observen dos personas junto a la base del telescopio. Foto: © Universidad de Texas en Austin.
El espejo hexagonal del telescopio Hobby-Eberly de 11m colocado en el armazón del telescopio. Abajo a la izquierda, quizás, se observen dos personas junto a la base del telescopio. Foto: © Universidad de Texas en Austin.

Pero lo fundamental es que los nuevos instrumentos podrán detectar estrellas y galaxias cientos de millones de veces más débiles que las estrellas más tenues visibles a simple vista. En general, los instrumentos serán empleados para obtener imágenes y espectros de objetos celestes, tanto en luz visible como infrarroja.

¿Qué nuevos descubrimientos podemos esperar de estos "dinosaurios ópticos"? Sin duda, gran cantidad de tiempo se concentrará en el vasto reino de las galaxias, sobre todo, las más lejanas que, gracias a la velocidad finita de la luz, nos retrotraen al principio del tiempo y del espacio. El 2 de mayo se anunció, precisamente, el descubrimiento de la galaxia más lejana conocida desde el Observatorio Keck. A una distancia de 12.300 millones de años luz, se ubicaría a apenas 700 millones de años del momento en que los astrónomos estiman que ocurrió el Big Bang, la gran explosión que originó todo.

Calendario de inicio de operación de algunos grandes observatorios (desde 1994 hasta el 2004) Calendario de inicio de operación de algunos grandes observatorios (desde 1994 hasta el 2004)

Una pregunta de grandes implicancias filosóficas, que los telescopios grandes podrían contribuir a responder, es si vivimos en un universo cerrado o abierto. Es decir, si la fuerza de gravedad detendrá o no la expansión del universo iniciada hace unos 13 mil millones de años. Para ello, es necesario contabilizar la materia total en el universo. Sabemos que hay galaxias y objetos en extremo pequeños y muy difíciles de detectar a través de las fabulosas distancias intergalácticas: galaxias azules o de bajo brillo superficial, planetas y débiles estrellas en los extensos halos de galaxias comunes, e incluso de nuestra propia galaxia. Los mapas del universo que generen estos instrumentos, probablemente, mostrarán su estructura y riqueza en gran escala con mayor fidelidad que lo conseguido hasta el presente.

Otra área de especial interés será la búsqueda de sistemas planetarios alrededor de otras estrellas. El primer planeta extrasolar fue descubierto en 1989, alrededor de la estrella HD 114762. Con un masa equivalente a 10 veces la de Júpiter, este planeta recorre la órbita alrededor de su sol a sólo 60 millones de kilómetros (poco más lejos que Mercurio del nuestro). Esto lo convertiría sin duda en un mundo extraño, caliente y sometido a fuertes fuerzas de marea. Actualmente, la lista se ha incrementado a 15 planetas confirmados y otros seis sin confirmar. El sistema planetario más completo es el de la estrella con el extravagante nombre de PSK 1257+12, propietaria de (hasta ahora) cuatro planetas.

Los nuevos telescopios, con su enorme capacidad de detectar objetos muy débiles, seguramente aumentarán muy rápido la lista. Así, en los próximos años podremos, finalmente, responder a la pregunta de cuán frecuentes son los sistemas planetarios en el universo, y quizás concentrarnos en ellos para ver qué posibilidades habría de encontrar vida fuera de la Tierra.

Vista aérea de los telescopios Keck de 10m de diámetro. Los espejos hexagonales son claramente visibles reflejando el azul del cielo. Foto: © R. Wainscoat y W.M. Keck Observatory.
Vista aérea de los telescopios Keck de 10m de diámetro. Los espejos hexagonales son claramente visibles reflejando el azul del cielo. Foto: © R. Wainscoat y W.M. Keck Observatory.

Sería imposible nombrar todas las áreas de la Astronomía que resultarán beneficiadas con estos instrumentos. Pero, por regla general, concentrarán sus esfuerzos en problemas ya conocidos cuya solución está en manos de sus extraordinarias capacidades, y particularmente en programas que pueden ser efectuados con pocas noches de observación. El motivo es que cada movimiento de estos aparatos cuesta miles de dólares. Además, siempre hay una larga fila de astrónomos queriendo observar por una mayor cantidad de horas que el tiempo disponible por los aparatos, de modo que la competencia es realmente fuerte. Si los, a menudo, asombrosos descubrimientos del Telescopio Espacial Hubble son un indicio, se avecinan tiempos realmente interesantes para los exploradores del universo.

Las fotografías que ilustran estas notas y datos sobre los instrumentos fueron obtenidas de las páginas en el World-Wide Web que mantienen los distintos observatorios:

Proyecto Géminis www.gemini.edu
Observatorio Keck www2.keck.hawaii.edu:3636
Observatorio Europeo Austral www.hq.eso.edu
Observatorio McDonald www.as.utexas.edu/mcdonald/mcdonald.html
Monte Graham medusa.as.arizona.edu
Proyecto Subaru chain.mtk.nao.ac.jp
Obs. Roque de los Muchachos www.gtc.iac.es/home_es.html

Ciencia Hoy
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