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jueves, febrero 22, 2024

Vigilantes nocturnos y diurnos

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Carlos Chimal 

 

Desde la ventana de mi habitación en el albergue de montaña de la isla canaria de La Palma, a 2,300 metros de altura sobre el nivel del mar, puedo ver la silueta del grupo de observatorios del norte de Europa, unos doscientos más arriba.  

El silencio es interrumpido por ráfagas de viento que acarrean nubes, a veces tan bajas que podrían tocarse con las manos, si no fuera porque se desvanecen mientras uno camina sobre la carretera que conduce a los diversos telescopios. Por fortuna, la mayor parte del año el clima es estable, propicio para la observación astronómica. Durante la noche el cielo es nítido. El espectáculo visual de la Vía Láctea resulta subyugante. 

Cuando el Sol empieza a ocultarse en el horizonte, astrónomos por parte del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) abren las cortinas gigantescas que guardan los diversos telescopios durante el día. Tal es el caso de Álvar. Me advierte que la noche será larga, por fortuna para los investigadores eslovenos que han hecho cita hoy a fin de observar una estrella localizada en una galaxia cercana. El Sol se ha ocultado, es momento de preparar los instrumentos a fin de examinar los objetos que salpican el espacio exterior.  

Los tiempos de observación son costosos, de manera que las peticiones se someten a comités de especialistas, quienes asignan con antelación el calendario de cada telescopio. El astrónomo operador sabe, como en el caso de Álvar, las coordenadas de un determinado grupo de estrellas en una galaxia precisa para no perder tiempo, que no es oro, sino luz. 

Al día siguiente camino por la ruta de las estrellas. Me detengo en el Telescopio Óptico Nórdico, el cual vio sus primeros fotones en 1988, esto es, cuando se llevó a cabo la primera prueba real del poder y precisión de sus mecanismos, lentes y detectores. Su espejo primario mide 2.5 m de diámetro. Puede captar luz visible y su detector aledaño es capaz de mirar en el infrarrojo. Astrónomos de Finlandia, Dinamarca, Suecia, Islandia y Noruega vienen a realizar sus observaciones cada temporada.  

El Telescopio William Herschel también es óptico y su detector anexo registra de noche objetos en el infrarrojo cercano. Pero su espejo primario es más grande, mide 4.20 m. Ha descubierto cometas en nuestro sistema solar y moléculas supercomplejas en el espacio interestelar. Junto con el Isaac Newton (2.5 m) y el Jacobus Kapteyn (1 m), el cual se robotizó y reabrió sus puertas al cielo en 2015, forma parte de un esfuerzo británico-australiano llamado Grupo de Telescopios Isaac Newton 

Recuerdo haber coincidido alguna noche aquí con un grupo de astrofísicos de la Universidad de Belfast, quienes en fecha reciente habían descubierto en una galaxia cercana uno de los primeros planetas vagabundos, cuerpos celestes que, al parecer, durante la formación de su sistema planetario fueron expulsados y, por ende, no orbitan alrededor de ninguna estrella.  

Otro telescopio británico es el Liverpool, de 2 m, el cual es totalmente robotizado y se maneja a control remoto desde aquella ciudad portuaria. En octubre de 2017 el telescopio de Mauna Kea, en Hawaii, detectó por primera vez un extraño objeto interestelar que estaba por abandonar nuestro sistema. Había que moverse rápido a fin de captar su salida. El Liverpool fue uno de los primeros en observarlo y rastrearlo hasta que se perdió de nuevo en el medio interestelar. 

Durante los últimos treinta años se han construido telescopios de hasta 8.4 metros de diámetro con espejos monolíticos, y de hasta 10 metros de diámetro con espejos segmentados en hexágonos y pentágonos, como los dos telescopios Keck instalados en Mauna Kea, Hawaii, así como el GTC aquí, en La Palma, que alcanza 10.4 m.  

En ellos, los espejos primarios se apoyan en actuadores controlados por computadoras, con lo cual puede ajustarse su curvatura para un máximo poder de resolución. Se llaman sistemas activos. También utilizan sistemas adaptativos, que permiten contrarrestar las aberraciones producidas por la turbulencia de las capas atmosféricas. Gracias a ello, y mediante el uso de detectores electrónicos CCD (dispositivos de carga acoplada), se logran resultados inimaginables hasta hace poco tiempo. 

Sin embargo, la única forma de seguir aumentando el poder de resolución de los telescopios, sin crecer todavía más su diámetro, es utilizar técnicas de interferometría óptica. Consiste en captar la luz de dos telescopios alejados entre sí y combinarla en una pantalla común para que produzcan un patrón de interferencia.  

Mediante la modificación de la distancia recorrida por los haces de luz, y midiendo la visibilidad del patrón de interferencia, resulta posible conocer el diámetro angular de estrellas lejanas.  

Así, los cuatro reflectores de 8.2 metros que componen el observatorio europeo VLT (Very Large Telescope), instalado en Cerro Paranal, Chile, pueden mezclarse con otros cuatro telescopios auxiliares de 1.8 metros y, de esa manera, formar un telescopio/interferómetrocuyo diámetro virtual llega a los 100 metros.  

La combinación de haces de luz procedentes de distintos telescopios genera un patrón de interferencia que no es de alta de resolución, pero a partir de diversas mediciones realizadas sobre dicho patrón es posible reconstruir una imagen del objeto observado y mejorar su calidad, usando algoritmos especializados para procesar los datos. Los astrónomos consiguen alcanzar, así, una resolución angular muy elevada, en el orden de las milésimas de segundo de arco.  

Este telescopio detectó el nacimiento de un planeta en medio de polvo y gas cósmicos, el cual gira alrededor de su estrella cuya edad aproximada es de 10 millones de años luz. Su tamaño en el momento de observarlo era varias veces el de Júpiter y su temperatura superaba los 1,000 oC. 

Un arreglo de varios telescopios esparcidos en tierra (algunos están en el Polo sur) se llama EHT (Event Horizon Telescopes). Entre sus tareas se encuentra la detección de ondas de radio emitidas por un masivo hoyo negro que se localiza en el centro de nuestra galaxia, cerca de la frontera entre las constelaciones de Sagitario y Escorpión, llamado Sagitario A*. Stephen Hawking se reunió alguna vez con los participantes de la Universidad de Harvard para animarlos a perseverar, dado que los hoyos negros fueron su tema principal de investigación.  

En todas estas empresas que intentan develarlos secretos del cosmos están presentes los vigilantes nocturnos y diurnos de la isla La Palma, cosa que no hubiera sido posible si hace setenta años un joven astrónomo español llamado Francisco Sánchez no se hubiera empeñado en hacer de este sitio lo que es hoy en día. 

Fue él quien fundó este instituto de astrofísica en el archipiélago canario. Cuando aún era director general en funciones me mostró el complejo de telescopios de Tenerife y me platicó su proeza, si bien él no la califica como tal, dada su discreción y mesura.  

Paco, como le gusta que lo llamen, me llevó a uno de ellos, GREGOR, dedicado a mirar de día y de manera continua el Sol. Es oportuno decir que la situación geográfica de dicho complejo del Teide (entre los observatorios solares del este y del oeste), unida a la transparencia y excelente calidad astronómica de su cielo, han contribuido a que se reserve sobre todo al estudio del Sol. Por esta razón, se concentran en él los mejores telescopios solares europeos, como este. Fue aquí donde nació la Heliosismología, en 1979, técnica que permite conocer el interior de nuestra estrella a partir de sus vibraciones. 

Un estudiante nos mostró una animación generada por computadora con la secuencia de millones de fotografías de la superficie solar tomadas a lo largo de años. El plasma se revuelve, las manchas enigmáticas aparecen con toda claridad, las fulguraciones son impresionantes.  

Se trata de un telescopio alemán de 1.5 m de diámetro, patrocinado por el Instituto Max Planck para la Investigación del Sistema Solar, que observa la capa interna —fotosfera— y la capa externa —cromosfera— de la envoltura gaseosa de nuestra estrella, tanto en el espectro de la luz visible como en el infrarrojo cercano. Así, es posible estudiar la atmósfera solar tan profundo como a 70 km de su núcleo. 

Según me explica Paco, el Observatorio del Teide alberga igualmente otro tipo de excelentes telescopios profesionales, entre los que se encuentran nocturnos de diseño clásico, robóticos u operados de forma remota y experimentos para medir la radiación del fondo cósmico de microondas.  

Con ellos se ha hecho el seguimiento de los cometas más importantes de los últimos años, incluido el choque del cometa P/Shoemaker-Levy contra Júpiter, y se ha obtenido el mapa a gran escala del centro de la Vía Láctea. También se han realizado notables descubrimientos, como la detección de la primera enana marrón (“Teide 1”), tránsitos de planetas extrasolares y la confirmación de la presencia de las anisotropías (“cosmosomas”) en el fondo de microondas. Ahora mismo se buscan las huellas del nacimiento del universo, en forma de ondas gravitacionales generadas una fracción de segundo después del Big Bang. 

Otro día Paco me llevó a las escarpadas montañas del Roque de los Muchachos de la isla de La Palma, el hogar del Telescopio Solar Sueco (SST), igualmente especializado en el Sol. Su espejo primario, que mide un  metro de diámetro, fue el primero de su tipo en utilizar una óptica adaptativa con el propósito de corregir las distorsiones causadas por la atmósfera terrestre.  

Después del telescopio McMath-Pierce, en Arizona, es el segundo más grande del mundo. Desde hace veinte años se ha dedicado a estudiar los campos magnéticos solares, los procesos dinámicos en la atmósfera alta de la estrella, así como la formación del espectro estelar. En 2012 se renovó el espejo primario de 50 cm por el de un metro. 

Desde el puerto de La Palma pueden verse las montañas escarpadas, en cuya cima se encuentran el grupo de telescopios del norte de Europa.
El mar de nubes en el horizonte es un espectáculo fugaz de singular belleza durante algunos atardeceres.

La manera como se distribuye la energía que irradia el Sol ha sido un tema de interés para algunos de los investigadores con los que platiqué en el Instituto de Astrofísica de Canarias, ubicado sobre la calle Vía Láctea sin número, en la isla de Santa Cruz de Tenerife. ¿Cuál es el porcentaje de luz ultravioleta, luz visible y luz infrarroja que emana y con qué consecuencias para la Tierra y el resto de los cuerpos celestes? ¿Cuál es la naturaleza de las fulguraciones, colosales explosiones de energía, en las capas externas de la atmósfera solar debidas al campo magnético? 

El primer elemento que se distinguió en el Sol fue el helio. Esto sucedió en 1870, antes de que se descubriera en nuestro planeta. Desde entonces se han hecho progresos significativos, tanto en el conocimiento de los fenómenos cósmicos como en el diseño y construcción de novedoso equipamiento tecnológico. Por ello hemos podido constatar a detalle, por ejemplo, que las fulguraciones en la corona —la capa más externa del Sol compuesta de plasma— son cataclismos de gran magnitud.  

A la distancia, utilizando antiguos telescopios, parecían eventos homogéneos. Sin embargo, al mirarlos con mayor detenimiento, los astrofísicos han descubierto que no es así, sino que se trata de sucesos granulares, producto de pequeños y numerosos focos energéticos, filamentosos, muy concentrados en áreas estrechas y en ebullición.  

En este mismo sitio, La Palma, se encuentra el Telescopio Solar Europeo, el más grande diseñado hasta ahora, con un espejo primario de 4 m, el cual se terminará de construir en 2027. Uno similar se edificó en Hawái, financiado por varias universidades británicas y la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos. Captó sus primeras imágenes del Sol, sin duda espectaculares, en junio de 2022. 

Las figuras humanas reflejadas en el gran espejo de MAGIC dan una referencia de la magnitud del detector de partículas cósmicas.

Vale la pena mencionar la sonda Parker Solar, lanzada por la NASA al espacio en 2018. Ha viajado rumbo al Sol desde entonces; en 2024 se acercará a su superficie como ningún otro objeto humano antes, a unos 149 millones de km, con objeto de llevar a cabo mediciones y captar imágenes de primera mano en una región violenta, donde la radiación y el calor del Sol son insoportables para cualquier organismo vivo.  

En septiembre de 2023 se acercó por décimo séptima ocasión a la estrella, a una velocidad récord de 635.266 km/h. Si sus instrumentos de medición lo consiguen, nos ayudará a entender la corona solar y a profundizar en nuestro conocimiento del origen y evolución del viento solar. De hecho, ya está aportando datos valiosos que ayudarán a perfeccionar nuestra capacidad de pronosticar cambios en el ambiente espacial de nuestro planeta, factores que afectan la vida en él y la tecnología que se ha inventado. 

Durante su primer perihelio —punto de máximo acercamiento al Sol—, el 6 de noviembre de 2018, la sonda alcanzó la mayor velocidad lograda por un artefacto humano: 95.32 km/s, es decir, 343.180 km/h. Sin embargo, tales marcas serán superadas, pues conforme se acerque todavía más a nuestra estrella, viajará a una espeluznante velocidad cada vez mayor. En efecto, el 24 de diciembre de 2023 se desplazó a 195 km/s, el equivalente a poco más de 690.000 km/h. En ese momento su proximidad a la superficie solar fue de solo 6.1 millones de kilómetros. 

Los telescopios MAGIC I y II (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov) son parte de un experimento patrocinado por Alemania, el más grande de su tipo en el mundo. Se trata de dos aparatos que captan rayos gamma de ultra alta energía; podemos decir que aquí se lleva a cabo un experimento de astrofísica de partículas elementales en un contexto astronómico.  

Compuestos por dos enormes antenas parabólicas octagonales, de 17 m de diámetro cada una, que, a su vez, poseen espejos segmentados los cuales se adaptan para evitar las aberraciones atmosféricas, su objetivo es captar los destellos de dichos rayos cósmicos cuando ingresan en nuestra atmósfera.  

Dado que estos rayos son breves y fugaces, los telescopios han sido montados en una estructura tubular plástica, reforzada con fibra de carbono, muy ligera, de manera que puedan moverse con celeridad para colocarse en las coordenadas correctas cuando el satélite fuera de la Tierra envía una señal, alertando al equipo en La Palma sobre el paso de un chorro de rayos gamma. Las antenas pueden moverse hacia cualquier dirección del cielo en 40 segundos.  

Paco tenía múltiples tareas y asuntos que atender. Aun así, nos ha transmitido su entusiasmo por abrir ventanas al cosmos. Nadie olvida que gracias a su buen trato y esfuerzo personal para no perder el ánimo en el arduo oficio del cabildeo, pudo demostrar que la punta de dos islas, Tenerife y La Palma, son adecuadas para realizar observación astronómica.  

Sus diligentes gestiones con centros de investigación y gobiernos de Europa rindieron frutos, de tal forma que desde la década de 1980 astrónomos e ingenieros especializados, ya sean españoles, alemanes, italianos, británicos, franceses, suecos, daneses, finlandeses, así como de otros países fuera de Europa (entre ellos México), se han servido de estos complejos astronómicos a fin de escudriñar el cosmos.  

Tan agradecida está la población de ambas islas con el desarrollo social generado por la constante actividad científica alrededor de los telescopios, que una avenida de Santa Cruz de Tenerife lleva el nombre de Astrofísico Francisco Sánchez. 

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