futuro

Sábado, 19 de septiembre de 2009

Hubble 2.0

 Por Mariano Ribas

Está de vuelta y, sin embargo, nunca se fue. Desde hace casi dos décadas, aquel cilindro plateado, que cambió para siempre nuestra visión del universo, sigue allí “arriba”, girando incansablemente alrededor de la Tierra. Y ahora, cuando muchos lo daban por muerto, el añejo Telescopio Espacial Hubble se muestra más poderoso y saludable que nunca. No es casualidad ni un milagro. Es pura ciencia y pura inteligencia y esfuerzo humano: la transformación del Hubble fue el resultado de una extraordinaria y arriesgada aventura espacial, protagonizada hace unos meses por la tripulación del transbordador espacial Atlantis, de la NASA Opción 1 (www.youtube.com/watch?v=ddP1ve2ktxw).

Los astronautas instalaron nuevos instrumentos y repararon o reemplazaron otros ya vencidos por el paso del tiempo. Un verdadero “lifting” tecnológico que dejó como nuevo (y mejor aún) al telescopio más famoso de todos los tiempos. Como prueba del renacimiento de su joya más preciada, la NASA presentó una ráfaga de imágenes astronómicas que quitan el aliento. (www.youtube.com/watch?v=bzvpj5y9Yjc&NR=1)

No sólo por su belleza y espectacularidad, sino también porque nos muestran el potencial del remozado Hubble para sondear, medir y redescubrir al universo. En esta edición de Futuro, y a tono con los festejos mundiales por el Año Internacional de la Astronomía, elegimos, analizamos y paladeamos seis fotos de esta primera cosecha. Y también echamos una mirada a lo que vendrá.

Visitas en orbita

Desde su puesta en órbita, allá por abril de 1990, el Telescopio Espacial Hubble nos abrió una nueva e inmejorable ventana al universo: orbitando a la Tierra a 600 kilómetros de distancia, este ingenio de ingenios está por fuera de la atmósfera terrestre. Y así evita todos los problemas que sufren sus parientes en tierra: desde lo más obvio (nubes, lluvias y vientos), hasta otros factores no tan evidentes, pero también muy dañinos para la calidad de las imágenes, como la humedad y la turbulencia atmosférica (que hace “titilar” a las estrellas).

Pero como todo aparato sofisticado, el Hubble también requiere de reparaciones, ajustes y mejoras, tanto en su parte óptica, como en su electrónica, su software, sus paneles solares, baterías y giroscopios. Y muy especialmente sus complejos instrumentos científicos: cámaras, espectrógrafos y sensores que exprimen al máximo el potencial de su “ojo”, un espejo primario de 2,4 metros de diámetro.

Por eso, a lo largo de sus casi 20 años en órbita terrestre, el Hubble recibió la visita de varias “misiones de servicio”, a manos de grupos de siete astronautas a bordo de los transbordadores espaciales. La primera misión fue en 1993 y se ocupó esencialmente de instalar un set de ópticas complementarias para corregir un defecto en el espejo primario. Luego hubo tres visitas más: en 1997, 1999 y 2002. La más reciente, la quinta y la última (porque no habrá otra), fue en mayo de este año: durante casi dos semanas (del 11 al 24 de ese mes), la tripulación del transbordador Atlantis protagonizó cinco “caminatas espaciales” tan impecables como rendidoras.

Los astronautas reemplazaron viejas baterías y giroscopios, repararon una cámara y un espectrógrafo –la Advanced Camera for Surveys (acs.pha.jhu.edu) y el Space Telescope Imaging Spectrograph (stsci.edu/hst/stis)–, revisaron y dejaron a punto otros dos –la Near Infrarred Camera (stsci.edu/jwst/instruments/nircam) y el Multi-Object Spectrometer (stsci.edu/hst/nicmos)–, y hasta instalaron dos nuevos instrumentos: una cámara de altísima resolución y gran campo visual –la Wide Field Camera 3 (gsfc.nasa.gov)–, sucesora de versiones anteriores, y un espectrógrafo de película –el Cosmic Origins Spectrograph (cos.gsfc.nasa.gov)–.

Nuevas cámaras para mirar al universo en luz visible, pero también en luz ultravioleta e infrarroja. Y así, tener una visión mucho más rica de cúmulos de estrellas, nebulosas, regiones de formación estelar, galaxias y toda clase de fenómenos astronómicos (supernovas, quásares y hasta choques galácticos). Y nuevos espectrógrafos y espectrómetros para medir y “desmenuzar” su luz; instrumentos para revelar sus composiciones químicas, temperaturas y velocidades. En suma: luego de aquella misión de mantenimiento, considerada unánimemente como la más compleja de todas, el Hubble quedó rejuvenecido, mejorado y fortalecido a todo nivel. Aquí, las fotos que, como siempre, tienen mucho para contarnos.

Impacto en Jupiter (1)

Las fotos presentadas por la NASA el 9 de septiembre no tienen un orden específico. Y si bien aquí vamos a seguir un criterio de distancias crecientes, la primera imagen se impone no sólo por cercanía sino por una cuestión temporal. El 19 de julio, cuando los científicos de la NASA recién estaban en plena etapa de revisión, calibrado y enfoque del remozado telescopio orbital, algo sorprendente ocurrió en Júpiter.

De la noche a la mañana, Anthony Wesley, un veterano astrónomo amateur australiano, descubrió una “pequeña” mancha negra (de unos miles de kilómetros de diámetro) en el extremo sur del planeta (ver Futuro 1º/8/09). Sea lo que fuere, no estaba antes. Y tanto Wesley como sus colegas profesionales sospecharon lo mismo: probablemente, un pequeño cometa o asteroide se había estrellado contra el gigantesco planeta gaseoso.

A toda velocidad, la NASA suspendió los chequeos y, el 23 de julio, apuntó el Hubble hacia aquel rincón del Sistema Solar. Y aquí esta la foto de Júpiter en “color natural”, con la marca negra del impacto (abajo, al borde). Además de ser el mejor registro que existe del inusual fenómeno, esta imagen marcó el debut de la recientemente instalada Wide Field Camera 3 (WFC3), una joyita que volvería a lucirse, una y otra vez, como veremos. Además de la marca, se ven, con exquisito detalle, las típicas y coloridas bandas nubosas que cruzan la pesada, gruesa y ultraviolenta atmósfera joviana.

La Mariposa: el fin de una estrella (2)

Jupiter con una marca oscura de impacto.
Nebulosa NGC 6302, la Mariposa.

“Es un nuevo comienzo para el Hubble y ahora no sólo es significativamente más poderoso que antes, sino que además está bien equipado para funcionar ya dentro de la próxima década”, dijo recientemente Edward Weiler, administrador asociado del Science Mission Directorate de la NASA (nasascience.nasa.gov/aboutus). Y parece que no exagera: esta fotografía de la nebulosa planetaria NGC 6302, mucho más conocida como la “Mariposa”, es la más nítida jamás obtenida de esta suerte de cadáver estelar.

Ubicada a casi 4 mil años luz del Sistema Solar, la “Mariposa” es todo lo que queda de una estrella que alguna vez fue mucho más grande y varias veces más masiva que nuestro Sol. Mide 2 años luz de punta a punta y sus “alas” son inmensas masas de gas caliente, brillante, y en velocísima expansión, que alguna vez pertenecieron a la extinta estrella. Debajo de todo ese ropaje, y detrás del oscuro anillo central, se esconde una “enana blanca”, un ardiente residuo estelar, que no es otra cosa que el núcleo colapsado y ultradenso de aquel sol de antaño.

Ese grueso anillo de polvo es, justamente, el que bloquea el flujo de radiación de la enana blanca central, a modo de cinturón apretado, dándole a la nebulosa ese aspecto de “ocho”, algo bastante típico en esta clase de fantasmas estelares. La imagen fue tomada con la WFC3, tanto en luz visible como luz ultravioleta, y los colores hablan en nombre de diferentes elementos químicos: el rojo, por ejemplo, es luz emitida por nitrógeno; el marrón, hidrógeno; el rosa/violeta, oxígeno; y el blanco, azufre. Todo un drama astronómico que en nuestros cielos se pierde dentro de la constelación de Escorpio, pero que el Hubble rescata con lujo de detalles.

En otra región del cielo, en la constelación austral de Carina (“la quilla”) existe un parche de luz que puede verse a ojo desnudo: es la famosa “Nebulosa de Carina”, una nube de hidrógeno resplandeciente que brilla, justamente, gracias a la radiación de las estrellas que esconde en sus entrañas, y a las que ha dado origen. Está a 7500 años luz del Sistema Solar.

Allí también clavó su ojo de águila el Telescopio Espacial Hubble: combinando observaciones en luz visible e infrarroja, obtuvo esta postal “multilongitud de onda”. Lo que aquí vemos es exactamente lo contrario a la “Mariposa”: no el final, sino el nacimiento de estrellas. Esa torre oscura, o “pilar” (tal el término tradicional) que aparece en el centro, es una masa de gas y polvo de 3 años luz de largo. Una compleja estructura que está siendo “esculpida” por la radiación y los “vientos” (corrientes de partículas cargadas) emitidos por los soles que están naciendo en sus entrañas. Aquí, el Hubble –nuevamente con su flamante WFC3– nos muestra la otra cara de la moneda en la vida de las estrellas.

Galaxia vecina (4)

Nos seguimos alejando. Ahora, salimos de la Vía Láctea, y viajamos 6 millones de años luz para encontrarnos, cara a cara, con NGC 6217, una hermosa galaxia “vecina” (sí, porque aunque nos separe una distancia tan grande, que la luz tarda 6 millones de años en recorrerla, a escala intergaláctica, sinceramente, eso es muy poco). En los cielos boreales, NGC 6217 no es más que un escuálido parchecito de luz perdido en la constelación de la Osa Mayor, incluso para telescopios grandes.

Pilar de gas y polvo dentro de la Nebulosa Carina.

Pero el Hubble la revela en todo su esplendor: es una típica galaxia espiral barrada, de 44 mil años luz de diámetro (poco menos que la mitad de nuestra galaxia), con sus largos brazos teñidos de azul por la luz de estrellas jóvenes, masivas y muy calientes. Y salpicados de manchas rosadas: grandes nebulosas de emisión, donde nacen nuevas estrellas.

Esta foto fue obtenida en dos tomas, el 13 de junio y el 8 de julio. Y tiene un valor muy especial para el equipo de científicos que trabaja con el Hubble, porque fue tomada con la cámara ACS (Advanced Camera for Surveys), reparada en mayo por la tripulación del Atlantis. La postal de NGC 6217 demostró que el arreglo fue un éxito total.

Un “quinteto” de 4 (5)

En 1877, el astrónomo francés Edouard M. Stephan (director del Observatorio de Marsella) hizo uno de los descubrimientos más sorprendentes de su vida: mientras observaba un rincón de la constelación de Pegaso, encontró cinco manchas muy pálidas y cercanas entre sí. Cabían todas en el mismo campo del ocular del telescopio. La curiosa formación resultó ser un quinteto de galaxias muy distantes, desde entonces conocidas, justamente, como “Quinteto de Stephan”. Ahora, 132 años más tarde, el Hubble y su WFC3 nos regalan esta impresionante imagen (en luz visible e infrarroja) que nos cuenta con lujo de detalles esta compleja y caótica danza galáctica.

Pero antes de seguir, tenemos que blanquear algo básico: en realidad, el quinteto es un cuarteto. Las galaxias NGC 7317, NGC 7318a, NGC 7318b y NGC 7319, efectivamente, están juntas en el espacio, a unos 290 millones de años. Pero la quinta, la azulada NGC 7320 (arriba a la izquierda), nada tiene que ver con las otras. En realidad, está 7 veces más cerca nuestro (a 40 millones de años luz), y sólo coincide en la misma línea visual. Volviendo entonces al “cuarteto”, lo que queda muy en claro en esta foto del Hubble es la fuerte interacción gravitatoria entre sus integrantes. Las dos galaxias espirales que aparecen al centro (NGC 7318a y 7318b) están en plena fusión. Y en ese largo proceso, que les demandará cientos de millones de años, las corrientes de gas y polvo en colisión están desatando oleadas de formación estelar.

Grupo de galaxias Quinteto de Stephan.
Cumulo de galaxias Abell 370 y su efecto de lentes gravitacionales.

Por su parte, la galaxia espiral barrada NGC 7319 (arriba a la derecha) tiene uno de sus brazos muy “estirado” hacia el par central, resultado de su poderoso tirón gravitatorio. Un tanto alejada de sus tres compañeras, la galaxia elíptica NGC 7317 (abajo a la izquierda) espera su turno para sumarse al gran baile. En un futuro muy remoto, las cuatro islas de estrellas se convertirán en una única súper galaxia.

Ilusionismo cosmico (6)

Y como cierre, nos vamos de la mano del Hubble mucho más lejos aún. El 16 de julio, el telescopio utilizó su cámara ACS para espiar –en luz visible e infrarroja– al cúmulo de galaxias Abell 370, tan lejano, que su luz demora 4900 millones de años en llegar a la Tierra. Y eso sólo, de por sí, ya es impresionante. Casi aterrador: en realidad, la foto del Hubble nos muestra a Abell 370 como era hace 4900 millones de años. Cuando la Tierra y el Sol ni siquiera existían.

Pero esta postal arqueológica del cosmos tiene otro atractivo sumamente especial: fue precisamente en esta gran familia de galaxias donde los astrónomos observaron uno de los primeros casos mayúsculos del fenómeno de “lentes gravitacionales”. Un sorprendente y muy relativista juego de ilusionismo cósmico. Esencialmente, lo que ocurre es que el titánico campo gravitatorio del cúmulo galáctico (que hace las veces de “lente”) deforma el espacio a su alrededor, y tuerce el camino de la luz de astros que están mucho más “atrás”.

Y aquí no sólo juega la materia visible (las galaxias), sino también la misteriosa y mucho más abundante materia oscura que suele rodearlas. Resultado: imágenes distorsionadas, rasgadas y hasta multiplicadas. Miremos la foto del Hubble: mezclado entre las galaxias de Abell 370 (amarillentas), arriba y a la derecha, aparece un llamativo “arco”. No es otra cosa que la imagen completamente distorsionada de una galaxia mucho más distante que el propio cúmulo galáctico. Un escalofriante ejemplo de lente gravitatoria. La gravedad jugando con la luz. Si Einstein lo viera.

El Hubble y el futuro

“No podemos estar más asombrados con la calidad de las imágenes del Hubble y sus nuevos instrumentos, o aquellos que fueron reparados”, dice el astrónomo Keith Noll, del equipo de Space Telescope Science Institute (stsci.edu), en Baltimore. El Hubble versión 2009 ya mostró las uñas. Y tiene por delante varios años de observaciones sistemáticas y de lo más variadas. En el plano doméstico, seguirá monitoreando planetas y lunas y se ocupará especialmente de explorar el “Cinturón de Kuiper”, aquel anillo de escombros helados donde habitan Plutón y otros “planetas enanos”. Mirando más lejos, estudiará los procesos de génesis estelar en otros rincones de la Vía Láctea. Y se hará su tiempo para buscar planetas extrasolares, examinar sus atmósferas y hasta eventuales condiciones para la vida. Levantando la mirada a horizontes más lejanos, el imbatible telescopio intentará algo verdaderamente revolucionario: tomar la imagen más “profunda” jamás lograda en luz infrarroja del universo, para intentar observar las primeras (y más lejanas) galaxias.

Aquellas que nacieron cuando sólo tenía 200 o 300 millones de años y apenas gateaba. Así podremos entender mejor los mecanismos de formación y ensamblaje de estas grandes islas de estrellas. Y algo más: el Hubble le seguirá el rastro a la expansión del universo y a esa misteriosa entidad que parece estar acelerándolo cada vez más: la energía oscura.

Hace apenas dos o tres años, muchos lo creían agotado. Sin mayores horizontes y condenado al más triste de los finales. Pero ahora, a punto de cumplir 20 años, aquel legendario cilindro plateado no se rinde. Su ojo de águila seguirá oteando al universo allí en lo alto. Más potente, más sensible y más preciso que nunca: el Hubble está de vuelta. Y promete quedarse.

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Galaxia espiral barrada NGC 6217.
 
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