Septiembre, 2023
El telescopio óptico más grande de la historia, el ELT, acaba de completar la mitad de su construcción en un remoto cerro de Chile. Varios centros de investigación participan en el desarrollo de sus instrumentos, entre cuyos objetivos figura la búsqueda de vida en exoplanetas similares al nuestro. Visitamos las obras, aunque antes nos acercamos a otro coloso, el VLT, vinculado a tres Nobel de Física. Una nueva saga de máquinas prodigiosas, observadoras del cosmos, ha llegado. De ello nos hablan, respectivamente, Alejandro Muñoz y José A. Caballero.
El gigante que crece en el desierto para descubrir nuevos mundos
Alejandro Muñoz
En las oscuras noches del desierto de Atacama, un despistado visitante sería testigo de una sobrecogedora escena digna de las películas de Marvel. Una extraña criatura dispara desde las montañas al centro de la galaxia con cuatro potentes láseres naranjas. No se trata de ciencia ficción.
El responsable es el VLT (Very Large Telescope) y el objetivo de sus láseres es crear estrellas artificiales a unos 90 km de altura, donde abundan los átomos de sodio, para afinar el enfoque del telescopio casi como si estuviera en el espacio, sin la interferencia de la atmósfera.
Nosotros nos perderemos el espectáculo al llegar, tras conducir casi dos horas por solitarias carreteras desde Antofagasta. En las instalaciones que tiene el Observatorio Europeo Austral (ESO) en el cerro Paranal (2.635 m), hogar del VLT, hoy ni hay láseres, ni la noche es oscura. La luna llena ilumina el desierto como un foco gigantesco, pero esto no impide que los astrónomos trabajen a pleno rendimiento.
Esta vez observan la Vía Láctea en el espectro infrarrojo, donde la luna no molesta y los láseres no son necesarios. El VLT opera ahora en un modo especial. Combina sus cuatro telescopios unitarios (llamados UT1, 2, 3 y 4), cada uno con espejos de 8,2 m de diámetro, para crear un telescopio ‘virtual’: el VLT interferometer o VLTI, que equivale a tener un espejo de hasta 130 m de diámetro, en términos de resolución espacial o capacidad de captar detalles.
La ingeniosa técnica se llama interferometría y para la sincronización hace falta ralentizar y combinar la luz que captan todos los telescopios por un complejo sistema subterráneo de espejos escondidos en laberínticos túneles.
Los avances tecnológicos han consolidado al VLT como uno de los telescopios ópticos más avanzados del mundo. “Sus mejores hitos científicos están relacionados con tres premios Nobel de Física”, señala la astrónoma española Itziar de Gregorio, responsable del departamento de ciencia en ESO Chile.
Tres Nobel de Física
Por una parte, el VLT ayudó a descubrir la expansión acelerada del universo observando supernovas, contribuyendo así al Nobel de Física 2011. También proporcionó la primera imagen directa de un exoplaneta en 2004, que condujo a ese galardón en 2019. Y sus estudios sobre el movimiento de estrellas en el centro de nuestra galaxia revelaron la existencia en esa zona del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, reconocido con el Nobel de 2020.
Precisamente esta noche, en el control del interferómetro del VLT, trabaja parte del equipo de uno de los ganadores de este último premio, Reinhard Genzel, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (Alemania). El grupo de investigadores se ha desplazado a Paranal para continuar la vigilancia de su agujero negro. Este hito científico no hubiera sido posible sin que lideraran un desarrollo crucial: el instrumento GRAVITY.
“Con GRAVITY conseguimos 15 veces más resolución que al usar un solo telescopio. Los descubrimientos son posibles gracias a nuevos instrumentos, rara vez surgen sólo de pensar”, nos comenta Stefan Gillessen, del instituto alemán.
El desarrollo de este interferómetro duró 10 años y los astrofísicos recuerdan que fue una contrarreloj para poder observar una estrella que orbita el centro de nuestra galaxia cada 16 años. Su hallazgo corroboró la relatividad de Einstein.
A pesar de las ventajas que ofrecen instrumentos como este, el tamaño de los propios telescopios importa en astronomía. Dar el siguiente salto a nivel científico requiere construirlos cada vez más grandes.
El mayor telescopio óptico de la historia
Ahí es donde entra en juego el futuro ELT (Extremely Large Telescope), que con un espejo de 39 m de diámetro será el telescopio óptico más grande jamás construido. Desbancará al de 10,4 m localizado en La Palma, Canarias.
¿Por qué construirlo? El actual supertelescopio virtual VLTI tiene sus limitaciones. A sus instrumentos llega sólo un tercio de la luz captada, requiere de largos tiempos de observación, no percibe los objetos más débiles y necesita un complejo procesamiento de datos.
Frente a ello, el nuevo ELT tendrá un área colectora —cantidad de fotones que recibe su espejo— 100 veces mayor: 978 m2. De hecho, captará más luz que la suma de todos los telescopios del planeta de entre 8 y 10 metros.
En 2004, el consejo de ESO estableció su construcción como prioridad estratégica para mantener el liderazgo científico de la institución. Tras varias pruebas de concepto —que incluían un telescopio de 100 metros— se eligió el cerro Armazones (3.046 m) para ubicarlo, a 20 km de Paranal. Aquel mismo año comenzaron los trabajos sobre el terreno con la voladura del cerro, que ‘recortó’ una altura de 18 m de cumbre para crear la explanada del telescopio.
Ahora, casi una década después, llegamos para ser testigos del avance de la descomunal obra. El paisaje con el gigante en construcción y su entorno es abrumador. Gracias a las excepcionales condiciones de visibilidad del desierto, desde aquí se alcanza a ver el volcán Llullaillaco, que llegó a ser un santuario inca. Lo vemos a más de 200 km, ya en la frontera con Argentina.
Lista la primera mitad
Pero enseguida dirigimos la mirada a la colosal armadura del ELT. El proyecto recién ha alcanzado la mitad de su desarrollo, con una estructura de unos 40 m de altura, y encara ahora el inicio del montaje de la cúpula.
Lo visitamos justo cuando se está instalando el primero de los cuatro segmentos que componen el arco trasero de la puerta de observación. Solo esta pieza pesa 56 toneladas, más que 20 coches.
Se fabricó en Italia hace 5 años, llegó a Chile en barco y se ha transportado a la zona en el camión especial Cometo, dirigido por control remoto. Los operarios la fijan de forma manual a casi 40 m de altura. Y no existe un reemplazo.
“Sabemos exactamente cuál va a ser la deformación de esta pieza por el peso, unos 85 mm. Ha sido chequeada unas 20 veces desde el inicio y está maquineada con la precisión de un milímetro”, noa explica el ingeniero chileno Juan Carlos Palacio, jefe del grupo Mecánico que se ha desplazado hasta aquí desde la central de ESO en Garching (Alemania) para supervisar esta fase crítica.
Hasta hace unos meses, la explanada del telescopio era un “bosque de acero y hormigón”, recuerda, pero ahora ya va tomando forma.
El que será el ‘ojo más grande hacia el cielo’ tendrá una altura de 80 m y sólo la cúpula pesará 6.100 toneladas, como unos 100 aviones comerciales A320. Las obras de esta y la estructura ya suponen el mayor contrato de la astronomía en tierra hasta la fecha.
El telescopio podrá resistir terremotos de hasta magnitud 10. Sus punteros sistemas antisísmicos son capaces de dejar ‘bailando’ las 3.700 toneladas del telescopio en caso de emergencia. Desde hace 15 años una red de acelerómetros monitorea la actividad sísmica de la montaña, mucho antes de los primeros trabajos.
El inicio de operaciones del colosal ELT está previsto para 2028-2029. Será el primer gran telescopio de nueva generación, seguido por el GMT (Telescopio Gigante de Magallanes) —también en Atacama— y por el TMT (Telescopio de Treinta Metros), cuya ubicación en Hawái sigue aún sin confirmarse.
Buscar vida fuera del sistema solar
Cuando esté operativo, el ELT tomará imágenes directas de exoplanetas como la Tierra e incluso caracterizará sus atmósferas, mientras que el poderoso VLT sólo puede detectar dichos planetas de forma indirecta.
“Posiblemente podamos encontrar biomarcadores que nos indiquen que existe vida y observar las primeras estrellas del universo. Cualquier campo de la astronomía se va a ver impactado por el ELT”, apunta Itziar de Gregorio.
La construcción del ELT tiene un presupuesto total de 1.450 millones de euros. Una inversión tan elevada es sólo posible gracias a la cooperación internacional.
Entre los centros públicos de investigación están, por ejemplo, la Universidad Complutense de Madrid, el Instituto de Astrofísica de Canarias, el Centro de Astrobiología y el Instituto de Astrofísica de Andalucía. De hecho, estas cuatro instituciones trabajan ahora en el desarrollo de tres de los seis instrumentos previstos para el ELT.
Se trata de MOSAIC, HARMONI y ANDES. En particular, este último es el que permitirá caracterizar atmósferas y buscar signos de vida en exoplanetas similares a la Tierra que se mueven alrededor de estrellas como el Sol.
Itziar de Gregorio explica que para convertir el diseño técnico del telescopio en una instalación científica operativa hace falta rebasar el conocimiento de muchas disciplinas y esto también repercute en la industria. Pone un ejemplo: “España contribuye anualmente a ESO con más de 16 millones de euros, casi un 8 % del presupuesto. Aproximadamente el 70 % de esa cantidad se revierte en la industria española”.
Preparando la llegada del ELT
El nuevo ELT se operará en remoto desde el centro de control de Paranal. Este es el territorio de Jesús Corral, responsable de las unidades UT1, UT2 y tres instrumentos. En el turno de la noche que visitamos las instalaciones, el astrofísico español también coordina todas las operaciones del observatorio.
Pero, además, Corral participa ahora en otra importante misión: ESO debe modificar el flujo de trabajo que ha imperado en los últimos 20 años.
“No se trata de reducir el personal, sino de automatizar procesos y de que esos recursos se dediquen al ELT, que va a ser muchísimo más complejo”, explica. De momento, junto a su equipo, ya opera el UT1 y UT2 de forma integrada, en lugar de individualmente como hasta hace poco.
Otra de las ventajas del ELT respecto al VLT es que no hará falta parar el telescopio una semana para su mantenimiento. Los pesados espejos de 8,2 m del telescopio actual, de una sola pieza, son complejos de trasladar. Actualmente una cama neumática hace ‘levitar’ las 45 toneladas del espejo y su jaula mediante aire comprimido.
Después, cada dos años, se cargan en un camión especial —que no frena para reducir vibraciones— con destino al llamado centro de aluminizado, donde se sustituye su recubrimiento mediante un proceso químico.
Esta tarea será más sencilla con los 798 segmentos de 1,4 m de diámetro que conformarán el espejo del ELT. En el último trimestre del año llegarán los primeros, que se han fabricado en Alemania y pulido en Francia. Estarán alineados con una precisión de decenas de nanómetros, 10.000 veces más fina que un cabello humano.
Para funcionar, tanto el VLT como el ELT, apenas separados 20 km, utilizan energía sostenible procedente de la gran planta fotovoltaica Paranal-Armazones, ubicada a pocos kilómetros. En realidad, todas estas infraestructuras están cerca en un entorno privilegiado para la astronomía.
Reserva europea de la ciencia en Sudamérica
Los cielos del sur del mundo permiten observar objetos únicos, como el centro galáctico o las nubes de Magallanes. Encajonado entre el océano Pacífico y la cordillera de los Andes, el desierto de Atacama tiene unas condiciones de observación excepcionales: humedad mínima y constante durante todo el año gracias a la corriente de Humboldt.
En el futuro, muchas incógnitas del universo se desvelarán desde esta pequeña reserva europea de la ciencia, donde también estará situado el futuro complejo de telescopios de muy altas energías CTA (Cherenkov Telescope Array). Será operado por ESO desde Paranal y tendrá su contraparte en el hemisferio norte en La Palma, España.
Mientras tanto, en la oscuridad del desierto, el nuevo gigante ELT disparará sus ocho láseres igual que lo hace ahora el VLT, su hermano pequeño. El espectáculo será formidable y la comunidad astronómica conocerá los nuevos resultados de las observaciones. A la hora de desvelar los misterios del universo, a veces la realidad supera a la ficción 
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[Fuente: agencia SINC]
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De telescopios grandes a telescopios muy grandes
José A. Caballero
Los astrónomos siempre queremos más: la galaxia más lejana, la estrella más débil, el planeta más parecido a la Tierra… Y para eso necesitamos ¡más fotones! O sea, telescopios más grandes.
Pero han sido necesarios 400 años de desarrollo para alumbrar una nueva era, la de los telescopios extremadamente grandes. El ELT, un prodigio a la altura de la Sagrada Familia y la Torre Eiffel, y actualmente en construcción en Chile, será el primero de estos telescopios gigantes.
De Galileo a Herschel
Galileo Galilei no inventó el telescopio, pero casi. Con uno de sus ingenios, un telescopio con una lente de 3.7 cm, vio por primera vez en 1610 los cuatro satélites “galileanos” de Júpiter, las fases de Venus y los anillos de Saturno.
Casi 200 años después, William Herschel —descubridor de Urano, la radiación infrarroja y muchas cosas más— terminó de fabricar un telescopio para el rey de España. Este telescopio tenía un espejo primario de unos 60 cm, que aún se conserva en el Observatorio Astronómico Nacional en Madrid.
Tan importantes fueron los descubrimientos de estos astrónomos que, otros 200 años después, dos de los telescopios más grandes del Observatorio del Roque de Los Muchachos, en La Palma, llevan su nombre: el Telescopio Nazionale Galileo (TNG) y el William Herschel Telescope (WHT). El primero es italiano y el diámetro de su espejo es de 3.56 m de diámetro; el segundo es hispano-neerlandés-británico y su espejo mide 4.2 m.
De lentes a espejos
En astronomía “el tamaño importa”. Cuanto mayor es el diámetro de la lente o del espejo primario, mayor es el área colectora de fotones y, por tanto, mayor capacidad para ver objetos muy débiles, como galaxias muy lejanas u objetos minúsculos en el Sistema Solar.
Como el área de un círculo es π (pi) multiplicado por el radio al cuadrado ( A = π * R2 ), el telescopio de Herschel para el rey de España recolectaba unas 300 veces más fotones que el de Galileo, y el TNG y el WHT otras 5 000 veces más que el de Herschel.
En 2023, aunque los mejores observatorios están en Chile y Hawái, el telescopio óptico-infrarrojo más grande del mundo está en el Roque de Los Muchachos. El espejo primario del Gran Telescopio Canarias (GTC) no es una gran lente circular y monolítica, como las del TNG o el WHT, sino que es una colección de 36 espejos hexagonales de vitrocerámica, cada uno de 1.9 m entre vértices. Estos espejos operan juntos como si fueran un único espejo circular de 10.4 m de diámetro. GTC tiene una abertura 3 000 veces mayor que el telescopio de Galileo, ¡y recolecta 8 millones de veces más fotones!
De telescopios grandes a telescopios muy grandes
El tamaño importa, pero no lo es todo. Un telescopio puede ser como un teléfono móvil grande pero con 4G y una pantalla y una cámara regulares, o un poco más compacto pero con 5G, pantalla súper retina XDR y sistema de cámaras Pro Principal de 48 Mpx. Y más caro, también.
En este aspecto, la astronomía y la telefonía son idénticas, y los mejores instrumentos de telescopios no espaciales (con las mejores “pantallas y cámaras”) están todos en las cuatro unidades del Very Large Telescope en el Observatorio de Paranal en Chile. Curiosamente, también usamos un acrónimo de tres letras para designarlo: VLT. Sin embargo, los nombres de los instrumentos son más sugerentes: MUSE, ESPRESSO, X-Shooter, ERIS…
En estos momentos hay tres grandes proyectos internacionales para telescopios extremadamente grandes, unos aún sobre la mesa, otros ya en marcha. Sus acrónimos, claro, tienen tres letras.
El gigante más retrasado de todos, el TMT o Thirty Meter Telescope, supuestamente tendrá 492 espejos hexágonales de 1.4 m cada uno. Todos juntos equivaldrán a, como dice su nombre, un espejo de 30 m. El problema es que los estadounidenses y sus colegas japoneses, chinos, indios y canadienses llevan más de una década intentando encontrar el sitio ideal para situarlo. Y, a este paso, no lo encontrarán nunca.
El GMT, Giant Magellan Telescope, que sí ha comenzado a construirse en el Observatorio de Las Campanas en Chile, pronto constará de siete espejos de 8.4 m. Juntos tendrán un diámetro equivalente de 25.4 m. Los estadounidenses, con sus colegas australianos y brasileños, tienen prevista su primera luz en 2029.
Pero el primer telescopio extremadamente grande que comenzará a operar y que, además, será el más grande por muchas décadas es el ELT, acrónimo de Extremely Large Telescope. Como se pueden imaginar, la comunidad internacional tiene los ojos puestos en Chile y la construcción del prodigio.
La máquina prodigiosa a la altura de la Torre Eiffel
La estructura de la cúpula que albergará el ELT, con un espejo equivalente de 39.3 m, compuesto de casi 800 segmentos hexagonales de 1.4 m cada uno, se está terminando de ensamblar mientras escribo estas líneas.
La cúpula completa pesará unas 6 100 toneladas, y la estructura que sujete el multiespejo otras 2 800 toneladas. A ello habrá que añadir todas las superficies ópticas, los instrumentos (HARMONI, METIS, ANDES…) y, por supuesto, el edificio con todo lo necesario para operar esta máquina prodigiosa: generadores de energía, plantas de aluminización (para mantener los espejos perfectamente reflectantes), kilómetros y kilómetros de tuberías, cables y fibra óptica… El ELT será un monumento a la altura de la Torre Eiffel, la Estatua de la Libertad, e incluso la Sagrada Familia.
¿Qué podremos ver con el ELT? Más allá de Orión, eso seguro, y con más precisión de lo que ahora lo hace el Hubble. ¡Que empiece el espectáculo!
