Para llegar a la cima del cerro Pachón, una montaña al borde del desierto de Atacama, en Chile, los astrónomos tienen que manejar dos horas por una carretera sinuosa y llena de baches. Con lentitud, el exuberante verdor de la base de la montaña da paso a los marrones y amarillos del desierto. Finalmente, los telescopios se alzan en la distancia, con el sol brillando en sus cúpulas metálicas.
El ojo más reciente del cosmos es el Observatorio Vera C. Rubin, que alberga la mayor cámara digital jamás construida. Durante los próximos 10 años, el telescopio aprovechará su posición bajo el cielo chileno, uno de los más oscuros de la Tierra, para realizar un estudio astronómico más ambicioso que cualquier instrumento científico hasta ahora.
A partir de ese sondeo, los astrónomos esperan aprender sobre el nacimiento de nuestra Vía Láctea, la misteriosa materia que compone gran parte del cosmos y cómo evolucionó el universo hasta su disposición actual. Quizás incluso descubran pistas sobre su destino.
También utilizarán el telescopio para observar millones de objetos transitorios, “cosas apenas visibles que estallan, explotan o se mueven por la noche”, dijo Tony Tyson, astrofísico de la Universidad de California en Davis. Eso incluye agujeros negros voraces y colisiones de estrellas densas y muertas.
Pero los descubrimientos más valiosos, según los astrónomos, se encuentran más allá de los límites de su imaginación.
“El universo siempre nos da sorpresas”, dijo Michael Strauss, astrofísico de la Universidad de Princeton. Con Rubin, dijo, “aún no sabemos cuáles serán esas sorpresas”.
A pesar de todo lo que la humanidad ha aprendido sobre el universo, la inmensa mayoría de este plano cósmico en el que existimos sigue en la oscuridad. Hasta ahora, la mejor teoría que se ha creado describe un universo en el que las galaxias, las estrellas, los planetas y todos nosotros constituimos solo el 5 por ciento de toda la materia y la energía existentes. El 95 por ciento restante es materia oscura, una sustancia invisible que lo pega todo, y energía oscura, una fuerza desconocida que desgarra el universo.
Vera C. Rubin, la astrónoma que da nombre al observatorio, descubrió pruebas de la existencia de materia oscura en la década de 1970. Estudiando el movimiento arremolinado de las galaxias, impulsado por la gravedad de la masa que contienen, dedujo la existencia de un tipo de materia que los telescopios no podían observar directamente, porque no emitía, reflejaba ni absorbía luz alguna.
En las décadas transcurridas desde entonces, los físicos teóricos han aportado innumerables ideas sobre la composición de la llamada materia oscura. Los físicos experimentales han construido detectores cada vez más grandes para intentar observarla directamente, hasta ahora en vano. Mientras tanto, los astrónomos han contribuido a reducir las posibilidades de su naturaleza utilizando telescopios cada vez más potentes que miden cómo influye la materia oscura en la estructura y el movimiento del universo que se puede ver.
La energía oscura fue un descubrimiento más reciente. En la década de 1990, dos grupos independientes de astrónomos intentaron medir el ritmo con el que el universo se expandía hacia el exterior. Sin embargo, ambos grupos descubrieron que, en vez de ralentizarse como se esperaba, la expansión del universo se estaba acelerando.
Se acuñó el término energía oscura para describir la fuerza subyacente que impulsaba la aceleración de la expansión. Pero lo que realmente es, y la física detrás de su funcionamiento, siguen siendo un misterio.
Durante décadas, los astrónomos han escudriñado el cielo nocturno para medir los efectos de la materia y la energía oscuras sobre lo que observan en el cosmos.
Fue durante una de esas noches de observación en 1996 cuando nació la idea del Observatorio Rubin.
Tyson estaba ayudando a los astrónomos que visitaban el Telescopio Blanco (un instrumento de 4 metros ubicado en Chile) a registrar el brillo de las supernovas que explotaban a distintas distancias de la Tierra. Estas mediciones ayudaron a calcular la tasa de expansión del universo, lo que culminó con la concesión del Premio Nobel por el descubrimiento de la energía oscura en 2011.
Tyson dijo que, en el momento de las observaciones, pensó: “Podemos hacerlo mucho mejor que esto”. Tenía en mente un telescopio mayor, más cobertura del cielo y una cámara más grande.
“Todo parecía posible”, afirmó.
Los astrónomos aprovecharon esta idea y, en 2009, publicaron un documento de casi 600 páginas en el que se describía toda la ciencia que podría lograrse con lo que entonces se denominaba como el Gran Telescopio para Sondeos Sinópticos. Las propuestas iban desde estudiar las galaxias más diminutas hasta rastrear las mayores estructuras del cosmos.
Seis años después comenzó la construcción del observatorio. Las agencias gubernamentales estadounidenses anunciaron que el instrumento recibiría el nombre de Rubin en 2020.
Por lo general, los astrónomos pueden elegir cuando construyen un gran telescopio. Pueden buscar vistas amplias, que capten grandes franjas del cielo nocturno, como el Observatorio Apache Point de Nuevo México y su Sloan Digital Sky Survey. O pueden profundizar, permitiendo la observación de los objetos más débiles y distantes del universo, como el telescopio espacial James Webb de la NASA que está en órbita.
Pero, hasta ahora ningún telescopio había logrado ambas cosas, lo que significa que los telescopios existentes pasan por alto fenómenos que podrían haberse observado. “Queríamos hacerlo todo”, dijo Tyson.
Rubin cartografiará las profundidades de todo el cielo austral cada tres noches durante los próximos 10 años, lo que dará como resultado una nítida imagen en movimiento del cosmos siempre cambiante que puede observarse en esa zona.
“Ha habido muchos estudios, pero no han sido amplios, rápidos y profundos al mismo tiempo”, dijo Tyson. Y agregó que Rubin es el comienzo de una nueva era astronómica, “algo que nunca se ha hecho antes”.
El Observatorio Rubin, ahora totalmente construido y en condiciones de funcionar, se encuentra en la cúspide de su potencial astronómico. Captó su primer fotón en abril, y el lunes se esperan imágenes brillantes que muestren su perspectiva del universo. Aunque el equipo aún está resolviendo los contratiempos operativos, se espera que el telescopio comience su sondeo científico a finales de este año.
Cada 30 segundos, el observatorio apuntará a una parte distinta del cielo, captando un área superior a 40 lunas llenas. El resultado final será un catálogo de 20.000 millones de galaxias y 20.000 millones de estrellas en seis colores diferentes, que no solo abarcará la gran extensión del espacio, sino también del tiempo.
Las direcciones que los astrónomos pueden seguir con su estudio son infinitas.
Algunos están ansiosos por estudiar los objetos transitorios brillantes, como las explosiones de supernovas y los estallidos de rayos gamma, que indican el nacimiento de agujeros negros. Otros sienten curiosidad por los nuevos tipos de transitorios que se espera que el Rubin descubra al observar los rincones más débiles del universo, algunos de los cuales nunca se han visto antes.
“Te garantizo que encontraremos algo allí”, dijo Tyson.
Rubin también ayudará a los astrónomos a identificar largas corrientes de estrellas, arrancadas de galaxias más pequeñas que en su día se fusionaron con nuestra Vía Láctea. Estas reliquias de antiguas colisiones revelan la historia de cómo se formó nuestra galaxia. Los huecos y pliegues de estas corrientes estelares, generadas por las interacciones gravitatorias con la materia oscura, también pueden dilucidar cómo se comporta esta sustancia invisible a escalas más pequeñas.
Rubin también indagará en la evolución de otras galaxias, así como sobre su desigual distribución por el universo. Las galaxias se organizan a lo largo de filamentos en una estructura conocida como telaraña cósmica, que se cree que está formada por un andamiaje invisible de materia oscura.
Los astrónomos también observarán muchos más ejemplos de un efecto conocido como lente gravitatoria, por el que la materia oscura deforma la luz emitida por las galaxias que se encuentran detrás de ella. Estas observaciones les permitirán comprender mejor cómo puede influir la materia oscura en la materia ordinaria a la que rodea y cómo ha evolucionado su presencia a lo largo del tiempo cósmico. A su vez, estos hallazgos pueden utilizarse para medir la expansión del universo y sondear el comportamiento de la energía oscura.
“Estamos impacientes por ver lo que descubrirá Rubin”, dijo Michael Levi, director de la colaboración que dirige el Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura.
El tesoro de datos recopilados por Rubin complementará un estudio del universo oscuro realizado por el telescopio espacial europeo Euclid, así como por el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA, cuyo lanzamiento está previsto para 2027.
Y aunque Rubin es una iniciativa financiada por Estados Unidos, los astrónomos afirman que personas de todo el mundo se beneficiarán de lo que descubra el observatorio.
“Lo hacemos por toda la humanidad”, dijo Hiranya Peiris, astrofísica de la Universidad de Cambridge. “Así es como comprendemos nuestro lugar en el universo”.
Fuente: https://www.nytimes.com
Por: Katrina Miller es periodista científica del Times, con sede en Chicago. Se doctoró en física por la Universidad de Chicago.
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