Si alguna vez has visto la Vía Láctea en el cielo nocturno, probablemente hayas notado que se ve nublada. Esto se debe a que, hacia el centro de nuestra galaxia, y de la mayoría de las galaxias, hay enormes cantidades de polvo que dificultan la observación.
Esto significa que una gran parte del universo permanece oculta para nosotros, ya que aproximadamente la mitad de la luz proviene de galaxias enterradas en este polvo. La mejor manera de observar estas regiones ocultas es mediante un gigantesco telescopio de ondas submilimétricas que detecta radiación entre las ondas de radio y el infrarrojo.
«Sin la tecnología submilimétrica, obtenemos una imagen muy sesgada de lo que hay ahí fuera», afirmó Claudia Cicone, astrofísica de la Universidad de Oslo en Noruega. «Nos estamos perdiendo las regiones del espacio que están más oscurecidas por el polvo».
En las últimas décadas, telescopios como el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) en Chile nos han permitido explorar algunas de estas regiones.
Ahora, los astrónomos quieren ir más allá con un nuevo proyecto liderado por Europa llamado Telescopio Submilimétrico de Gran Apertura de Atacama (AtLAST), un telescopio de 50 metros mucho más grande que cualquier telescopio submilimétrico construido hasta ahora.
En el marco del proyecto AtLAST2, financiado por la UE y que se extenderá hasta 2028, se están llevando a cabo los trabajos de diseño preliminar. 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 la planificación de la manera más sostenible posible para el funcionamiento de las instalaciones.
El objetivo es desentrañar ese universo nebuloso y oculto. «Con los telescopios submilimétricos anteriores, solo observábamos la punta del iceberg», afirmó Cicone, uno de los responsables del proyecto. Hoy en día, los astrónomos solo pueden ver una fracción del gas frío y el polvo que dan forma a las galaxias.
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Nos faltan las regiones del espacio que están más oscurecidas por el polvo.
“Con AtLAST, responderemos a la pregunta de dónde se encuentra todo el gas y el polvo del universo.”
AtLAST está diseñado para integrarse en una nueva generación de observatorios gigantes que transformarán la astronomía en la década de 2040, siguiendo los pasos del Telescopio Extremadamente Grande europeo, cuya construcción está a punto de finalizar en Chile.
Sin un telescopio submilimétrico de plato único de gran tamaño como este, los astrónomos afirman que habrá una importante laguna en nuestra capacidad para cartografiar el gas frío y el polvo en todo el cielo y para relacionar lo que estas otras instalaciones observan en diferentes longitudes de onda.
Vista de gran angular
Las 66 antenas de ALMA en el desierto de Atacama funcionan como un microscopio, proporcionando imágenes nítidas de las regiones polvorientas donde se forman las estrellas y los planetas. AtLAST, en comparación, sería una cámara gran angular, capaz de realizar un censo de las zonas polvorientas de todo el universo.
“En cualquier observación, ALMA solo puede ver un área miles de veces menor que la superficie de la Luna en el cielo”, dijo Tony Mroczkowski, astrónomo del Instituto de Ciencias Espaciales de España y otro de los responsables del proyecto AtLAST.
“ALMA es potente, pero no se puede cartografiar el cielo con un microscopio. En comparación, AtLAST capturará imágenes de un área del tamaño de hasta 16 lunas con cada observación, así que podremos cartografiar el universo hasta el último detalle”, bromeó.
Para cartografiar el cielo a esa escala, el telescopio “necesitaría moverse rápidamente para realizar el mapeo de un lado a otro”, dijo Mroczkowski. “Con un campo de visión enorme, crearíamos un mapa bastante grande del cielo rápidamente”.
El equipo de AtLAST2 está utilizando esta fase de diseño para crear prototipos de partes cruciales del telescopio, desde sus sistemas ópticos y de control hasta su procesamiento de datos.
Construido para durar
La antena principal de 50 metros del AtLAST estaría diseñada con paneles de aluminio en el espejo y una enorme estructura de soporte de acero. En total, pesaría unas 4400 toneladas e incluiría un espejo secundario de 12 metros —más grande que la mayoría de los telescopios— para ofrecer un amplio campo de visión.
Estaría ubicado cerca de ALMA, en el desierto de Atacama, donde la atmósfera delgada y seca a más de 5 km sobre el nivel del mar permite una vista prístina del universo.
“El telescopio se alimentaría completamente con energías renovables, utilizando un novedoso sistema híbrido de regeneración de energía diseñado a medida”, explicó Cicone. A medida que el telescopio disminuye su velocidad tras moverse, su energía cinética se puede recuperar como carga eléctrica, como en un coche híbrido.
Para operar un observatorio de 50 metros de diámetro, que consume mucha energía, en un sitio remoto de gran altitud sin utilizar 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 planean utilizar energía con emisiones de carbono casi nulas para producir el acero y el aluminio. Se espera que AtLAST2 sirva de ejemplo sobre cómo los grandes observatorios pueden llevar a cabo investigaciones científicas ambiciosas sin poner en peligro los objetivos climáticos de Europa.
En el proyecto también participarían varios países, entre ellos Japón, que anteriormente había considerado la posibilidad de construir su propia antena submilimétrica de 50 metros, el Gran Telescopio Submilimétrico (LST).
“Nos dimos cuenta de que debíamos unir fuerzas”, dijo Cicone.
El proyecto AtLAST2 tiene como objetivo convertir esa cooperación más estrecha en una instalación concreta y compartida, que reúna la experiencia europea y a socios de todo el mundo.
Galaxias ocultas
El estudio de AtLAST podría revelar gas frío y polvo que alimentan la formación estelar, galaxias polvorientas que antes permanecían ocultas e incluso componentes invisibles de la atmósfera solar. «Podemos estudiar la atmósfera solar y la variabilidad de las erupciones solares como nunca antes se había hecho», afirmó Cicone.
En el caso de las galaxias, AtLAST exploraría regiones particularmente polvorientas del universo donde actualmente las galaxias están oscurecidas. Los astrónomos pueden detectar luz proveniente de estas regiones, pero las galaxias individuales se difuminan entre sí, lo que hace imposible determinar cuántas existen.
“No se sabe si la luz proviene de una galaxia, de 10 galaxias o de 1000 galaxias”, dijo Cicone, refiriéndose a lo que se conoce como el límite de confusión. AtLAST recuperará estas galaxias faltantes, explicó, con el potencial de encontrar hasta 50 millones en 1000 horas de observación.
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Gracias al enorme campo de visión de AtLAST, podríamos crear mapas de gran tamaño del cielo submilimétrico con extrema rapidez.
Esto ayudará a los astrónomos a comprender cómo ha evolucionado el universo a lo largo del tiempo cósmico, lo que permitirá determinar la expansión acelerada del universo debido a la energía oscura y la naturaleza de la materia oscura: esa sustancia invisible cuya gravedad da forma a las galaxias.
También podría revelar gran parte de la materia que falta en el universo, tanto el gas caliente como el frío que debería existir alrededor de las galaxias, pero que ha resultado difícil de encontrar utilizando las longitudes de onda tradicionales de la banda visible.
Según Mroczkowski, al detectar moléculas que podrían ser los componentes básicos de la vida, AtLAST podría ayudar a los astrónomos a responder cómo surge la vida en el universo, y cómo se desarrolla y evoluciona.
Al observar detenidamente 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 eventos transitorios y efímeros que solo aparecen en longitudes de onda submilimétricas y que únicamente el amplio campo de visión de AtLAST puede revelar. Es posible que haya tiempo suficiente para desentrañar esos misterios, ya que AtLAST está diseñado para operar durante 50 años.
El objetivo es que no sea "un telescopio desechable y de usar y tirar", dijo Mroczkowski, sino uno con una larga vida útil y una instrumentación actualizable que pueda beneficiar a las futuras generaciones de astrónomos.
La investigación de este artículo fue financiada por el Programa Horizonte de la UE. Las opiniones de los entrevistados no reflejan necesariamente las de la Comisión Europea. Si te ha gustado este artículo, te invitamos a compartirlo en redes sociales.
