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Observatorio Vera C. Rubin: una nueva mirada hacia el Universo
Las primeras imágenes captadas por este equipo ubicado en los Andes chilenos, revolucionarán la ciencia espacial: se podrán observar 20 mil millones de galaxias
El descubrimiento de los"monstruos rojos" plantea preguntas fundamentales sobre la formación y evolución de las galaxias en el universo primitivo.
Foto: Captura de pantalla en X
En un par de minutos se atestigua la inmensidad del Universo. En la pantalla aparece una breve película de los primeros fotogramas de la mayor película cósmica nunca realizada, hay asteroides en movimiento con un fondo estático de estrellas y galaxias. Es una probadita de la capacidad del Observatorio Vera C. Rubin para detectar pequeños objetos que orbitan el Sol a una escala que hasta ahora sólo había sido privilegio de la ciencia ficción.
No es el más grande, pero sí el más vanguardista. El recién inaugurado Observatorio Vera C. Rubin, ubicado en la cordillera de los Andes, al norte de Chile, acaba de revelar sus primeras imágenes en el inicio de una casacada de datos que promete cambiar la forma de concebir la ciencia que investiga al Universo.
La perspectiva de este observatorio, que lleva el nombre de la astrónoma que aportó las primeras pruebas de la existencia de la materia obscura, se centra en la región sur del cúmulo de Virgo, a unos 65 millones de años luz de la Tierra, la mayor agrupación de galaxias más cercana a nuestra Vía Láctea. Este oasis científico es financiado por la Fundación Nacional de Ciencias y la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de Estados Unidos, pero también cuenta con donaciones privadas y contribuciones en especie de diferentes organizaciones científicas del mundo.
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Observatorio Vera C. Rubin
Desde sus primeras imágenes, se ofrece una impresionante variedad de objetos, como estrellas de galaxias espirales azules cercanas hasta grupos de galaxias rojas lejanas, lo que es sólo un pequeño ejemplo de las múltiples posibilidades de conocimiento que se obtendrán a través de los datos generados durante los diez años que durarán sus observaciones y su investigación del Espacio-Tiempo. Después de 10 años de trabajo se habrán generado unos 500 mil terabytes de datos y Rubin detectará hasta unas 100 mil estrellas que se extienden a más de un millón de años luz de distancia.
Principio y fin
El Observatorio Vera C. Rubin se ubica en un punto geográfico de gran altitud y clima seco: en lo alto de Cerro Pachón, en la majestuosa cordillera de los Andes al norte de Chile, el lugar idóneo para tener cielos despejados como la ventana más directa para observar el cosmos. Su diseño y construcción tardó más de 20 años, pero ya los científicos de todo el mundo tendrán acceso a una cascada inagotable de datos para responder a preguntas sobre la formación de la vía láctea, incluso del 95% del Universo que no podemos ver, pero que revelará algunas pistas mediante un inventario detallado de los objetos del Sistema Solar.
El proyecto lo integran científicos de 30 países, incluido México. El investigador Fabio De Colle, del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, que es parte del proyecto, señala que “la relevancia fundamental del Observatorio es su capacidad para mapear el Universo, creando una película en tiempo real que detalla estrellas y objetos transitorios que no se habían observado”.
Este primer conjunto de descubrimientos del Sistema Solar publicados por el Observatorio Rubin incluye 2 mil 104 nuevos asteroides en el Sistema Solar, entre los que hay siete objetos cercanos a la Tierra. Entre sus múltiples aportaciones, se podrá determinar con mayor facilidad la posibilidad de una colisión de un asteroide con el planeta.
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En un par de noches, también se identificaron 11 asteroides troyanos de Júpiter y nueve objetos transneptunianos (TNOs). Estos últimos son cuerpos celestes que orbitan el Sol más allá de Neptuno, el octavo planeta del Sistema Solar. Se encuentran principalmente en el cinturón de Kuiper y la nube de Oort y se consideran de gran importancia para la investigación espacial porque son restos primitivos del Sistema Solar.
Dentro de este campo de observaciones, Rubin también detectó aproximadamente mil 800 objetos adicionales ya conocidos, lo que supone un total de casi 4 mil detecciones y la mayoría de estos encuentros son en realidad nuevos descubrimientos. “Esto significa una revolución total en la obtención de datos”, asegura De Colle, quien agrega que esto ha sido posible gracias a su telescopio, que a pesar de ser muy grande, se dirige con facilidad a sus objetivos, pues cuenta con un espejo principal de 8.4 metros capaz de moverse rápidamente para visualizar una región grande del cielo.
Los líderes del equipo nacional son Octavio Valenzuela Tijerino, del Instituto de Astronomía (IA) de la UNAM, y Alma Xóchitl González Morales, de la Universidad de Guanajuato, pero participan más de una docena de instituciones mexicanas. El Telescopio de Investigación Simonyi también cuenta con un espejo secundario de tres metros de ancho, pero su secreto mejor escondido flota sobre una fina capa de aceite: se trata de la cámara digital más grande del mundo, cuyo lente mide 1.65 metros de ancho y pesa casi 2 mil 800 kilos para obtener imágenes de más de 3 mil millones de pixeles.
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La doctora Rosa Amelia González López-Lira, del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica (IRyA) de la UNAM, es quien coordina los grupos de trabajo que desarrollan contribuciones en especie dentro de la colaboración mexicana. Ella ha comentado que probablemente las contribuciones más espectaculares del Rubin se darán en el descubrimiento de objetos transientes y variables, aquellos que cambian su brillo o apariencia en escalas de tiempo relativamente cortas, desde minutos hasta años.
Estos objetos pueden ser estrellas que varían de brillo, explosiones de rayos gamma, novas, supernovas, o incluso objetos más exóticos como cuásares y supernovas con efecto de lente, supernovas de tipos raros y contrapartes ópticas de eventos productores de ondas gravitacionales como kilonovas y fusiones de agujeros negros.
Para que la información recabada cada noche por el telescopio llegue a los investigadores, desarrollaron una red internacional de centros de datos que incluye a México y que en nuestro caso se recibirá en el Laboratorio de Modelos y Datos LAMOD al interior de la UNAM. Los tres principales centros de datos se ubican en Estados Unidos, Francia e Inglaterra.
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Los expertos explican que la generación masiva de datos requerirá una nueva forma de concebir la ciencia mediante técnicas automatizadas, así como el conocimiento de científicos y astrónomos especializados en ciencia de datos e inteligencia artificial.
De Colle afirma que objetos como supernovas se lograban detectar alrededor de 20 mil cada año y ahora se podrán ver más de mil cada noche, por lo que herramientas como el machine learning de IA serán indispensables para identificar millones de objetos y después hacer una selección para priorizar intereses de estudio según sus características principales.
Un ejemplo de cómo este cúmulo de datos está generando nuevas técnicas de traducir la información, la desarrollan investigadores del Instituto de Investigaciones en Matemáticas Aplicadas y Sistemas (IIMAS) de la UNAM, quienes colaboran con astrónomos en proyectos para inferir la distancia a galaxias lejanas a través del análisis de imágenes en colores distintos. Este método permitirá generar mapas tridimensionales aproximados del Universo sin necesidad de aplicar la técnica de espectroscopía, que resulta inviable para los más de 20 mil millones de galaxias que observará el telescopio.
Toda la energía del Universo
Una supernova es una explosión estelar masiva que ocurre cuando una estrella agota su combustible nuclear y colapsa bajo su propia gravedad, o cuando una enana blanca acumula demasiada masa de una estrella compañera y explota.
Estas explosiones liberan cantidades enormes de energía y son responsables de la creación de la mayoría de los elementos químicos más pesados que el hierro en el universo, como el oro, la plata y el uranio. La materia expulsada por las supernovas, enriquecida con elementos pesados, puede formar nuevas estrellas, planetas y, quizás, vida.
De Colle explica que los objetos transitorios catastróficos, que son su particular materia de estudio, como las supernovas y los agujeros negros, son fenómenos energéticos del Universo también relevantes para medir distancias cósmicas y comprender la expansión del Universo. El trabajo del científico consiste en hacer acumulaciones numéricas y en validar observaciones con todos estos elementos electromagnéticos que resignifican el estudio de esta energía para hacer modelos con datos cada vez más precisos.
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Dice ademas que más allá del trabajo y los diversos intereses de estudio de los equipos de científicos en todo el mundo, otra gran proeza del Observatorio es la creación de estas películas en tiempo real que trascienden la ciencia ficción y que sirven como impresionante material de divulgación que seguro logrará acercar a millones de personas a la ciencia para crear nuevos intereses sobre el origen del Universo.
Octavio Valenzuela Tijerino, líder del proyecto, ha subrayado la importancia de la ciencia ciudadana con observaciones de aquellos que sin sin ser expertos, creen en el poder de la ciencia. Así también ha surgido un programa de ciencia ciudadana mediante el que cualquier persona con conexión a Internet puede contribuir al proyecto democratizando su información, ya sea clasificando objetos (como estrellas), haciendo cálculos o escribiendo códigos para automatizar tareas.
Finalmente, más ojos potenciarán el poder de estas herramientas y sensibilizarán a más personas tejiendo un puente directo entre la ciencia y la vida cotidiana para corroborar que somos polvo de estrellas.