El telescopio con la cámara digital más grande del mundo revolucionará la astronomía

(CNN) — En la cima de una montaña del norte de Chile, la cámara digital más grande del mundo se prepara para encenderse.

Su misión es simple pero ambiciosa: fotografiar todo el cielo nocturno con extremo detalle y desvelar algunos de los secretos más profundos del universo.

La cámara, alojada en el Observatorio Vera C. Rubin, un nuevo telescopio a punto de terminarse en el Cerro Pachón, una montaña de 2.682 metros de altura situada a unos 482 kilómetros al norte de la capital chilena, Santiago, tiene una resolución de 3.200 megapíxeles, aproximadamente el mismo número de píxeles que 300 teléfonos celulares, y cada imagen cubrirá una zona del cielo tan grande como 40 lunas llenas.

Cada tres noches, el telescopio tomará imágenes de todo el cielo visible, produciendo miles de imágenes que permitirán a los astrónomos ver cualquier cosa que se mueva o cambie de brillo. Se espera que, de esta forma, Vera Rubin descubra unos 17.000 millones de estrellas y 20.000 millones de galaxias que nunca antes habíamos visto, y eso es sólo el principio.

«Rubin podrá hacer muchas cosas», afirma Clare Higgs, especialista en divulgación astronómica del observatorio. «Estamos explorando el cielo de una forma que no habíamos podido hacer antes, dándonos la posibilidad de responder a preguntas que ni siquiera habíamos pensado plantearnos».

El telescopio sondeará el cielo nocturno durante exactamente una década, tomando 1.000 fotografías cada noche. «Dentro de 10 años, vamos a estar hablando de nuevos campos de la ciencia, de nuevas clases de objetos, de nuevos tipos de descubrimientos de los que ni siquiera puedo hablarle ahora, porque todavía no sé cuáles son. Y creo que eso es algo realmente emocionante», añade Higgs.

Preparativos para el encendido

El telescopio, en construcción desde 2015, lleva el nombre de la astrónoma pionera estadounidense Vera Rubin, fallecida en 2016 y que, entre otros logros, confirmó por primera vez la existencia de la materia oscura, la esquiva sustancia que constituye la mayor parte de la materia del universo, pero que nunca ha sido observada.

El proyecto se puso en marcha a principios de la década de 2000 gracias a donaciones privadas, entre ellas las de los multimillonarios Charles Simonyi y Bill Gates. Posteriormente fue financiado conjuntamente por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía y la Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU., que también lo dirige junto con el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, un centro de investigación gestionado por la Universidad de Stanford en California.

Aunque el Rubin es un observatorio nacional estadounidense, se encuentra en los Andes chilenos, una ubicación que comparte con otros telescopios por varias razones. «Para los telescopios ópticos, se necesita un sitio que sea alto, oscuro y seco», dice Higgs, refiriéndose a los problemas de contaminación lumínica y humedad del aire, que reducen la sensibilidad de los instrumentos. «Se necesita una atmósfera muy tranquila y bien comprendida, y la calidad del cielo nocturno en Chile es excepcional, por eso hay tantos telescopios aquí», añade. «Es remoto, pero tampoco lo es tanto como para que sacar los datos de la montaña sea un problema: existe una infraestructura en la que Rubin puede apoyarse».

Esta imagen, tomada con un dron, muestra el Observatorio Vera C. Rubin en construcción. Crédito: Olivier Bonin/Laboratorio Nacional de Aceleradores del SLAC

El telescopio se encuentra actualmente en las últimas fases de construcción y se espera que pueda encenderse en 2025. «Actualmente estamos trabajando en el ensamblaje de todas las piezas, pero ya están todas en la cima de la montaña: es un gran hito que alcanzamos durante el verano», afirma Higgs. «Esperamos que todo esté listo en la primavera del año que viene: reunirlo todo, alinearlo todo, asegurarnos de que todos los sistemas, desde la cima hasta nuestros conductos y los datos, se vean como deben y estén optimizados lo mejor que podamos. Ha habido literalmente décadas de trabajo de preparación en esto, pero nunca se sabe hasta que se enciende todo».

Tras unos meses de pruebas, a finales de 2025, el observatorio realizará sus primeras observaciones, aunque Higgs advierte que este calendario no es un asunto fijo.

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«10 millones de alertas por noche»

La misión principal de Rubin se llama LSST, por Legacy Survey of Space and Time (Estudio del Legado del Espacio y el Tiempo). «Se trata de un sondeo de 10 años de duración en el que observamos el cielo austral cada noche, y lo repetimos cada tres noches. Así que básicamente creamos una película del cielo austral durante una década», explica Higgs.

La cámara puede tomar una foto cada 30 segundos, lo que generará 20 terabytes de datos cada 24 horas, tanto como una persona media viendo Netflix durante tres años, o escuchando Spotify durante 50 años. Una vez finalizado, el estudio habrá producido más de 60 millones de gigabytes de datos en bruto.

En el interior del telescopio se encuentra la cámara más grande del mundo; del tamaño de un coche pequeño, pesa 3.000 kilogramos (6600 libras). Necesita mantenerse extremadamente fría (alrededor de -100°C o -148°F) para funcionar correctamente y fue construida en el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC en California, antes de ser enviada a Chile. Crédito: Jacqueline Ramseyer Orrell/Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC

Sin embargo, sólo se tardará 60 segundos en transferir cada imagen de Chile a California, donde la IA y los algoritmos la analizarán primero, buscando cualquier cambio u objeto en movimiento, y generando una alerta si se encuentra algo.

«Prevemos que saldrán del telescopio unos 10 millones de alertas por noche», afirma Higgs. «Las alertas son cualquier cosa que cambie en el cielo, y abarcan toda una gama de casos científicos, como objetos del sistema solar, asteroides y supernovas. Estamos anticipando millones de estrellas del sistema solar y miles de millones de galaxias, por lo que el aprendizaje automático es realmente esencial».

Los datos se darán a conocer a un grupo selecto de astrónomos cada año, y después de dos años más, cada conjunto de datos se pondrá a disposición del público, para que la comunidad científica mundial pueda trabajar en ellos, afirma Higgs.

El observatorio con nuestra galaxia, la Vía Láctea, al fondo. Vera Rubin es un instrumento muy esperado en el mundo de la astronomía porque promete descubrir millones de nuevos objetos cósmicos, así como enriquecer nuestra comprensión del universo y de algunos de sus secretos más profundos, como la materia oscura. Crédito: NSF’s NOIRLab/RubinObs/AURA/B

Hay cuatro áreas principales de investigación que se espera que cubran los datos: la creación de un inventario del sistema solar, que incluye el descubrimiento de varios cuerpos celestes nuevos y quizá del planeta oculto conocido como Planeta Nueve; la cartografía de toda nuestra galaxia; la exploración de una categoría especial de objetos llamados «transitorios», que cambian de posición o de brillo con el tiempo; y la comprensión de la naturaleza de la materia oscura.

«Hay probablemente 10 campos diferentes de la ciencia en los que puedo decirle que Rubin lo va a hacer muy bien», afirma Higgs. «Creo que en un par de meses tendremos más supernovas de tipo I de las que se han observado jamás, por ejemplo. Objetos interestelares, ahora tenemos dos candidatos, pero Rubin va a hacer que pasemos de dos a, con suerte, más de unos cuantos.
Hay tantos campos en los que vamos a pasar de un par de algo a una muestra estadísticamente grande de algo, y el impacto científico de lo que eso puede hacer es enorme».

El espejo primario del telescopio tiene 8,4 metros (27,6 pies) de diámetro. Visto aquí en enero de 2024, incluye un espejo más pequeño con una concavidad diferente, que se denomina espejo terciario. También hay un espejo secundario separado, y los tres trabajan juntos para crear las imágenes tomadas por la cámara. Crédito: Observatorio Rubin/NSF/AURA/M. Rivera

Las revoluciones están en marcha

La comunidad astronómica está muy entusiasmada con el Observatorio Vera Rubin, afirma David Kaiser, profesor de Física y catedrático Germeshausen de Historia de la Ciencia en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. Según Kaiser, el telescopio ayudará a aclarar antiguas cuestiones sobre la materia oscura y la energía oscura, dos de las características más tenaces y misteriosas de nuestro universo.

«El Observatorio Vera Rubin permitirá a los astrónomos trazar un mapa de la distribución de la materia oscura como nunca antes, basándose en cómo la materia oscura curva la trayectoria de la luz ordinaria de las estrellas, un proceso conocido como ‘lente gravitatoria'», explica Kaiser. «La materia oscura parece estar omnipresente en todo el universo, pero sigue siendo difícil cuantificar con exactitud cómo se ha ido agrupando o aglutinando a lo largo del tiempo en grandes franjas del cielo nocturno», afirma, y añade que, al recopilar más datos sobre la distribución de la materia oscura, el Observatorio Vera Rubin podría ayudar a los astrofísicos a discernir sus propiedades.

Esta vista del observatorio muestra la cúpula cerrada a la derecha y el edificio de apoyo a la izquierda. Un total de 420 personas y 28 países participaron en la construcción, que comenzó en 2015. Crédito: Rubin Obs/NSF/AURA

Otro antiguo enigma cósmico que Rubin podría resolver es la búsqueda del Planeta Nueve. Konstantin Batygin, profesor de Ciencias Planetarias del Instituto de Tecnología de California, que ha escrito varios artículos académicos sobre el tema, afirma que el telescopio no sólo «ofrece una oportunidad real de detectar directamente el Planeta Nueve, sino que incluso si el planeta elude la observación directa, la cartografía detallada de la arquitectura dinámica del sistema solar exterior, en particular la distribución orbital de los cuerpos pequeños, ofrecerá pruebas críticas de la hipótesis del Planeta Nueve». En resumen, añade, el Observatorio Vera Rubin está llamado a revolucionar nuestra comprensión del sistema solar exterior, y está preparado para ser un «cambio de juego».

Hay pocos astrónomos que no estén entusiasmados con Rubin, dice Kate Pattle, profesora del Departamento de Física y Astronomía del University College de Londres, porque cartografiará el espacio a escalas de tamaño que van desde la más local como rastrear asteroides cercanos a la Tierra en nuestro propio Sistema Solar hasta la más grande, cartografiar la distribución de la materia oscura en todo el universo.

«Rubin volverá una y otra vez a las mismas partes del cielo, lo que significa que abrirá nuevos caminos en el estudio de los transitorios astronómicos: identificará estrellas variables, rastreará restos de supernovas a medida que se desintegran y observará estallidos de rayos gamma de muy alta energía y la variabilidad de los cuásares, que son galaxias muy lejanas y muy activas. Al hacerlo, proporcionará una visión sin precedentes de cómo evolucionan nuestro universo y las estrellas y galaxias que lo componen».

El telescopio está alojado en una instalación de 10 pisos de altura y tiene un recinto en su base con un diámetro de 30 metros (98 pies). Crédito: RubinObs/NSF/AURA/A.Alexov

Según Priyamvada Natarajan, profesora de Astronomía y Física de la Universidad de Yale, el Observatorio Rubin batirá récords en muchos frentes y toda la comunidad astronómica está a la espera del primer vuelo. El sondeo proporcionará datos para una miríada de proyectos científicos que abordarán de una sola vez muchas cuestiones fundamentales abiertas, desde el universo cercano al lejano, incluyendo no sólo un tesoro de galaxias, cúmulos, cuásares, supernovas estallidos de rayos gamma y otros transitorios. «También afinará nuestra visión del sistema solar con un inventario hasta ahora inigualable de asteroides cercanos a la Tierra, objetos del cinturón de Kuiper (una zona de objetos helados más allá de la órbita de Neptuno), en resumen, hay algo para todos», afirmó.

La astrónoma añadió que el hallazgo más emocionante sería que el telescopio revelara la verdadera naturaleza de la materia oscura, un descubrimiento que sin duda haría las delicias de Vera Rubin.

«Después de todo, fue su trabajo seminal sobre la detección de materia oscura en galaxias espirales en los años 70 lo que puso en marcha esta búsqueda», dijo Natarajan. «Las perspectivas son tentadoras y, sin duda, la revolución está en marcha».

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