El GTM se alista para escudriñar el universo
Por Alejandro Block
México, DF. 13 de enero de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- El Gran Telescopio Milimétrico (GTM) Alfonso Serrano, ubicado en el volcán Sierra Negra de Puebla, es un proyecto financiado por el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y la Universidad de Massachusetts, Estados Unidos. De acuerdo con su director, el doctor David Hughes, tiene la finalidad de estudiar la formación y evolución de estructuras del cosmos (estrellas, galaxias, el universo mismo) que no son posibles de analizar con un telescopio óptico.
Dr. David Hughes
El GTM está construido en la cima del volcán inactivo Sierra Negra, a 4 mil 582 metros sobre el nivel del mar, donde las condiciones atmosféricas son ideales para la observación. “El vapor en la atmósfera absorbe la radiación milimétrica, por ello debemos construir en las montañas más altas o los lugares más secos: Antártida, desierto de Atacama, volcanes en Hawái”, explicó el doctor.
Otros métodos para obtener buenas condiciones son los globos de helio (que pueden subir a 40 kilómetros de altura) o los satélites en el espacio. El problema con globos y satélites es que su tamaño está restringido a antenas de dos o tres metros. “Hay una decisión entre tamaño y sensibilidad. La atmósfera crea una interferencia. En el espacio, la interferencia es la radiación del fondo cósmico”, agregó Hughes.
Los telescopios pequeños tienen una gran restricción en definición y calidad. Esta es la razón por la cual se requiere un telescopio más grande para ver la naturaleza del universo con una mejor resolución. Con esta mayor calidad podemos analizar y encontrar más objetos, incluso los más débiles y difíciles de detectar, declaró el director del GTM.
¿Telescopio o antena?
Cuando pensamos en un telescopio, generalmente se asocia a un gran tubo con espejos y una mirilla para observar planetas y galaxias. Sin embargo, el GTM parece una gran antena de televisión, porque recibe ondas (imperceptibles para el ojo humano) que generan gráficas y datos, que posteriormente son analizados por científicos.
Como un horno de microondas
La luz, cuya longitud de onda (la distancia de cresta a cresta de una onda) es mayor a la luz visible, rebota en la superficie de la antena primaria y se refleja, gracias al espejo secundario, hacia el interior del telescopio, donde un tercer espejo la direcciona a uno de los dos aparatos para análisis: la cámara AzTech y el buscador de corrimientos al rojo (RSR, por sus siglas en inglés). Las ondas que analiza el GTM se llaman microondas y están en el rango de 0.8 milímetros a cuatro milímetros de longitud.
El doctor Hughes explicó la necesidad de estos dispositivos: “Un telescopio óptico tiene sensibilidad para medir objetos calientes, como nuestro Sol (5 mil grados Celsius en su superficie); un telescopio infrarrojo puede medir objetos con temperaturas como nuestros cuerpos (30 grados Celsius). Cuando bajamos la temperatura más, necesitamos un telescopio milimétrico. El GTM es un telescopio diseñado específicamente para medir objetos fríos”.
Una de las mayores fuentes de microondas es lo que se conoce como radiación del fondo cósmico (CMB, por sus siglas en inglés), que es la radiación que ha prevalecido después de los primeros instantes de nuestro universo. Las microondas son la luz más antigua del universo y se asocia con muy bajas temperaturas, menores a los -270 grados Celsius.
Cuando el universo era muy joven, hace más de 13 mil millones de años, era mucho más pequeño, denso y caliente de lo que es ahora. En esa fase no había átomos ni moléculas, solamente plasma densa y caliente. Conforme se expandió y enfrió, se crearon los primeros átomos capaces de emitir fotones los cuales, en palabras del doctor Hughes, han ido “viajando por toda la historia del universo y finalmente se reflejan de la superficie primaria al espejo secundario, y luego entran a los aparatos científicos del GTM” para ser analizados.
El universo es muy frío
Pero las microondas no solo provienen del fondo cósmico (lo más antiguo y más lejano que conocemos), también provienen del material frío del universo, es decir, las nubes de polvo y gas que son las semillas para nuevas estrellas, planetas y galaxias. El material frío tiene temperaturas tan bajas como -250 grados Celsius, 16 veces más frías que el congelador de un refrigerador comercial.
El doctor Miguel Chávez, director científico del GTM e investigador del INAOE, utiliza este principio para su investigación. “Algo que a mí me entusiasma mucho es que los sistemas planetarios están asociados a un disco de residuos o de escombros. Se les llama así porque son lo que restan de un proceso de formación de estrellas”, comentó.
En teoría, agregó el especialista, estas nubes de polvo deberían desaparecer después de la formación de estrellas pero no es así, el polvo sigue ahí y “emite radiación en milímetros y submilímetros porque es muy frío (-220 grados Celsius). Este polvo va relacionado a colisiones de planetesimales, es decir, asteroides, cometas, etc., que chocan y generan polvo, el cual es interesante porque son los residuos de la formación estelar”.
Campañas de observación
El tercer periodo de observación científica en el GTM inició en octubre de 2014 y concluirá en mayo de 2015. “La parte principal es la investigación de formación y evolución de estructuras en el universo durante los últimos 13 mil millones de años. En el universo muy local, estudiaremos estrellas dentro de algunos millones de años luz, galaxias en el universo cercano y lejano, cúmulos de galaxias en formación, el fondo cósmico, la formación de agujeros negros en nuestra galaxia y en galaxias externas”, explicó Hughes.
La convocatoria para participar en la campaña de observación, emitida por científicos del INAOE y la Universidad de Massachusetts, recibió 65 propuestas de las cuales cerca de la mitad fueron aprobadas.
Cada propuesta fue evaluada por un comité científico internacional que tomó como criterios el tiempo de observación, factibilidad e impacto científico. Posteriormente, se le asignó a cada líder de proyecto una fecha para hacer sus observaciones, que serán supervisadas por un miembro del equipo de investigación y por personal técnico adscrito al GTM.
En las propuestas recibidas para esta etapa de observación se registraron científicos de 25 países, todos vinculados con el INAOE o la Universidad de Massachusetts.
Uno de los grandes proyectos en que colaborará el GTM este año está vinculado con una red de telescopios ubicados en el resto del continente americano, en Europa y en el Polo Sur. De acuerdo con el doctor Hughes, “se apuntará el GTM y los otros instrumentos al agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia”. Al sincronizar estos telescopios alrededor del mundo, se tendrá un telescopio con casi 12 mil kilómetros de diámetro, muy cercano al diámetro de la Tierra.
“Con esta resolución y sensibilidad exquisita vamos a medir y ver por primera vez el disco de acreción de la materia que está cayendo dentro de este agujero negro, y ver también las últimas órbitas de la materia antes de su momento de desaparecer”, agregó.
Gracias a este experimento, los científicos lograrán entender mejor la naturaleza del agujero negro en nuestra galaxia. El experimento hará pruebas fundamentales sobre la física de la materia en un campo gravitacional tan fuerte, y sobre la gravedad misma en situaciones imposibles de modelar en un laboratorio.
Este obra cuyo autor es Agencia Informativa Conacyt está bajo una licencia de Reconocimiento 4.0 Internacional de Creative Commons.
