Los telescopios espaciales
( Publicado en Revista Creces, Mayo 1997 )
El arco iris no basta para conocer el universo.
El espectro electromagnético de ondas que irradian los objetos en el Universo es enormemente amplio, pero nosotros no lo podemos detectar, ya que nuestro sentido de la vista sólo percibe aquellas radiaciones que pertenecen a lo que hemos llamado el rango "del espectro visible". Es decir, la luz que nuestros ojos ven es lo que corresponde a los colores del espectro visible, siendo este muchísimo más amplio. La respuesta puede ser muy simple: es el único rango del espectro que es capaz de filtrar a través de la atmósfera que rodea la Tierra
(La estructura de la atmósfera de la Tierra). Tal vez porque siempre fue lo único disponible, es que la evolución del sentido de la vista fue adaptándose a ello para detectar ese rango específico. Es por eso que cuando miramos a través de un telescopio "de luz" estamos escudriñando el espacio sólo en un limitado rango, que corresponde a lo que nuestro ojos pueden captar; pero en el espacio está presente prácticamente todo el rango de radiaciones que nosotros no podemos percibir por las limitaciones de nuestro sistema visual. Observar el Universo sólo en este rango visible, es como observarlo a través del ojo de la cerradura. En el Universo hay mucho más que eso.
Si bien el Hombre no puede detectarlo por sus sentidos, ha sido capaz de fabricar diversos instrumentos que si los pueden detectar pero, para lograrlo, tiene que colocar dichos instrumentos mas allá de la atmósfera, ya que esta deja pasar solamente el espectro visible.
La obscuridad comenzó a disiparse sólo muy recientemente, cuando por primera vez se pudieron colocar estos instrumentos en satélites que eran capaces de transmitir a la Tierra lo que ellos detectaban. En la actualidad ya están orbitando sobre la Tierra toda clase de instrumentos que, prácticamente, cubren toda la gama de radiaciones. Es así como se han captado las mas exóticas ondas, como nunca antes se pudo imaginar y aquí, en la Tierra, las hemos podido transformar en hermosas imágenes de colores falsos, que ahora sí nuestros ojos las pueden apreciar. Todo este proceso comenzó en el año 1961, cuando fue lanzado el primer satélite que podía detectar rayos gama (fig. 1).
Rayos de onda corta
Los rayos de onda más corta que la luz visible, son los que mayor dificultad tienen para atravesar la atmósfera, porque son los que más fácilmente son absorbidos por ella. Corresponden a la radiaciones ultravioletas, rayos X, rayos gama y rayos cósmicos. El Telescopio Espacial Hubble y muchos otros instrumentos planetarios pueden ver y detectar estos rangos. Pero, en la actualidad, ya hay catorce satélites detectando estos rayos de onda corta y de alta energía de radiación.
El más antiguo es el Explorador Internacional Ultravioleta (IUE), que fue lanzado en Enero de 1978, como proyecto conjunto de NASA (Estados Unidos) y la Agencia Europea del Espacio. En su larga historia nos ha deparado muchas sorpresas. Así, por ejemplo, en 1995 los investigadores Edgard Guinan y Nicholas Morgan de la Universidad de Villanova, Pennsylvania, descubrieron que la estrella más cercana al Sol, una antigua enana roja, disparaba mucho mas destellos que lo esperado: 3 en 4 meses. Con ello Guinan y Morgan calcularon que la estrella tenía un período de rotación de 30 días.
En junio de 1992, otro satélite, el Explorador Ultravioleta Extremo (IUE) fue colocado para detectar ondas más cortas que las que podía detectar el IUE. Con este instrumento, investigadores de la Universidad de Colorado, pudieron detectar que el Sol estaba entrando a una región de gas extremadamente caliente (alrededor de un millón de grados Kelvin) y que al mismo tiempo era inusualmente enrarecida (30 partículas por metro cúbico), lo que podría tener consecuencias impredecibles.
Otros nueve telescopios espaciales están, detectando ondas -aún más cortas, como rayos x y rayos gama, que se clasifican por su energía, midiéndose en electronvolt (eV).
Los dos más efectivos y versátiles satélites de alta energía, son el "German Roentgen Sattelite X-Ray Observatory" (ROSAT) y el "American Compton Gamma Ray Observatory" (CGRO). El ROSAT fue lanzado en 1990 y ya ha completado su primer rastreo del espectro de rayos X, desde 100 eV a 2.400 eV. A través de él, ahora se están estudiando objetos específicos, como pulsares, cuasares y núcleos de galaxias activas. Recientemente también el ROSAT detectó por primera vez rayos X de un cometa: Hyakutake, que fueron ciento de veces más poderosos que lo esperado.
El CGRO es mas ambicioso y puede observar radiaciones ente 20.000 a 30 millones de eV. Fue lanzado en 1991 y ha detectado Blazards, extraños objetos que están enterrados dentro de un núcleo activo de galaxias distantes. Estos Blazards emiten intensas radiaciones gama, que varían desde períodos cortos hasta días. Muchos astrónomos piensan que estas Blazards son hoyos negros muy masivos, que estarían en el centro de las galaxias.
En Diciembre de 1995, la familia de telescopios basados en rayos X aumentó con el lanzamiento del satélite "American Rossi X-Ray Timing Explorer" (RXTE) que observa el cielo dentro del rango de 2.000 a 20.000 eV y que tienen tres instrumentos a bordo, uno de los cuales fotografía el 80% de los rayos X del cielo, cada noventa minutos. Como los rayos X en el cielo son a menudos súbitos e impredecibles, el EXTE advierte a los astrónomos para que los capten en la medida que se producen y pueden así dirigir instrumentos más precisos en su dirección.
Rayos onda larga
Al extremo de las ondas largas electromagnéticas están los rayos infrarrojos, las bandas de radio submilimétricas y milimétricas (microondas). Hasta ahora ellas han sido estudiadas sólo por 2 instrumentos: el "Infrared Astronomical Satellite (IRAS)", que en 1983 orbitó la Tierra durante 10 meses, y el "Cosmic Backround Explorer (COBE)", que recolectó también datos durante diez meses, entre los años 1989 y 1990. IRAS realizó el primer rastreo de rayos infrarrojos en el cielo; COBE se hizo famoso al detectar las "ondulaciones" (ripples), que son radiaciones provenientes del big bang en el comienzo del Universo.
En Noviembre de 1995, la Agencia Europea del Espacio lanzó el "Infrared Space Qbsevatory" (ISO), que ha medido el calor de las galaxias y de otros objetos profundos en el espacio. En los pocos meses que el ISO ha estado en órbita ha descubierto en numerosas estrellas que se están formando en la Vía Láctea, una sorprendente abundancia de hielo seco (dióxido de carbono), polvo, metano y agua. Los astrónomos consideran especialmente importante el agua poruqe creen que, como en un incendio, ésta enfría el calor de las grandes nubes, permitiendo de este modo la condensación del gas para llega a formar cuerpos sólidos como las estrellas y los planetas.
Las ondas mas largas, aproximadamente de 10 metros, también pasan a través de la atmósfera de la Tierra. Por esto se usan para la televisión y las radios FM. Pero para recibir y enfocar estas ondas largas que provienen de enormes distancias en el espacio, se necesitaría también un enorme radiotelescopio. Para resolver esta dificultad, se pensó unir grandes discos de radios colocados en partes distantes de la Tierra, que trabajarían como uno solo si enfocan exactamente en el mismo momento y se combinan sus recepciones. Es así como se ha construido un gran disco (radio telescopio) con una base en New México, conectado con otro disco ubicado en las islas Vírgenes en Hawai, logrando así un gran telescopio con una apertura de 5000 millas. Este ha sido denominado Very Long Baseline Array (VLBA).
Pero ahora se esta construyendo un radio telescopio con una apertura aún más grande que la Tierra, y para ello Japón ha colocado en el espacio un disco con un reflector de 8.4 metros, que estará conectado con los discos similares en la Tierra, ubicados en Hawai y New México y denominado Very Long Baseline Interferometry (VLBI) (ver recuadro). (Fig. 3).
Con diversas longitudes de ondas, este dispositivo va a escudriñar todos los objetos celestiales como planetas, estrellas o quasares. Uno de los objetivos mas inmediatos es la galaxia "Centauro-A", que tiene un núcleo violentamente activo, pero que se encuentra esta a 14 millones de años luz. Enterrado en su centro y rodeado por nubes de polvo se encuentra uno de los Blazard recientemente detectados, que sería un hoyo negro con una dimensión aproximada de 10 mil millones de millas aproximadamente. La idea es medir el tamaño y la forma de este Blazard. Algunos astrónomos creen que en el centro de todas las galaxias hay un hoyo negro, aunque no tan activo. No cabe duda que, con todos estos instrumentos que permiten detectar las más variadas longitudes de onda, se abre un nuevo y trascendental campo para el desarrollo de la astronomía, permitiendo observar los diversos objetos del espacio en una gama más amplia de radiaciones que estos emiten, en lugar de las limitaciones de nuestro espectro visible.
EL TELESCOPIO MAS GRANDE DE LA TIERRA
Con la colocación hecha por Japón del radio telescopio en el espacio, y al unir este con otros similares en la Tierra, se logrará un radiotelescopio cuya abertura será más grande que el planeta Tierra. Hasta ahora Japón había jugado un papel secundario en el campo de los telescopios espaciales, área que había estado dominada por Norte América, Europa y Australia. Pero ahora, al sumarse al esfuerzo del Very Long Baseline lnterferometry (BLBI), este país pasa a tener un papel preponderante.
Se trata de un disco parabólico reflector, de un diámetro de 8.4 metros y que pesa 226 kilos, colocado en el espacio. Este fue fabricado por la Mitsubishi y su construcción estuvo dirigida por el científico Hisashi Hirabayashi del Instituto de Ciencias de Espacio y Astronáutica. Su construcción no ha sido fácil, ya que debe poseer una estructura extremadamente rígida, hasta el punto que su parábola tiene que ser tan perfecta que no puede desviarse más de 0.5 milímetros. Pero, para enviarlo al espacio, hubo que empaquetarlo en un volumen de no más de dos metros, para que así pudiera ser colocado en órbita el satélite MUSES-B.
Una vez en órbita debió abrirse, extendiéndose guiado por seis mástiles radiales, como se abre un paraguas. Al hacerlo, adoptó, la forma de una estrella. Su estructura se mantiene por dos redes Kevlar, colocada una sobre otra y amarradas por fuertes cables que soportan la superficie del disco constituido por una malla metálica de molibdeno y oro-plateado (fig. 3).
El satélite será controlado desde Usuda en Japón y deberá enviar datos a la Tierra a una velocidad de 130 megabits por segundo. Cuando los datos lleguen a las estaciones en Tierra, deberán ser almacenados en cintas magnéticas para combinarlos o correlacionarlos con cintas similares captadas por las estaciones terrestres que observan la misma fuente celestial y exactamente al mismo tiempo. Esta es la primera etapa destinada a obtener imágenes super detalladas de las radiaciones celestiales.
Para correlacionar los datos las cintas deben registrarse en una perfecta sincronía. Para lograr este objetivo, cada estación terrestre debe tener un reloj de hidrógeno. El instrumento en el espacio no tiene este reloj, ya que será operado por señales desde tierra.
El sistema VLBI operará en una observación de ondas de 1.3 centímetros y será capaz de captar hechos de diez milésimas de argo segundo, que es equivalente a lo que un microscopio óptico pudiese captar una huella de pie humano en la Luna. Lo que él detectará en el futuro, sin duda que será de extraordinario valor para despejar las grandes incógnitas que guarda el espacio.
(New Scientist, Enero 1997, pág. 26).
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La información básica de este artículo, se obtuvo del trabajo publicado por
Robert Zimmerman en The Sciences, Octubre 1996.