futuro

Sábado, 30 de enero de 2010

Mirada...

Vale la pena detenerse un instante, mirar y pensar: la impresionante foto que hoy domina la tapa de Futuro es nuestra mirada más profunda hacia el universo. Un hito en la historia de la ciencia. Nunca antes miramos tan lejos. Nunca antes nos asomamos con tanta osadía a los abismos del espacio y del tiempo. Más allá de su abrumadora (y por momentos desconcertante) belleza, esta flamante postal del Telescopio Espacial Hubble tiene mucho para contarnos sobre la escala, la estructura y la gran historia del cosmos.

 Por Mariano Ribas

Por un lado, es una suerte de “túnel” que se hunde a través de un mar de miles de galaxias, cada vez más distantes, hasta llegar a algunas situadas a 12 y 13 mil millones de años luz. Prácticamente, la “pared” del universo observable. Pero a la vez, esta hipnótica imagen es una especie de excavación arqueo-astronómica, que atraviesa distintos estratos temporales, revelando etapas sucesivas en la formación y evolución de las galaxias, esas islas de miles de millones de estrellas y nubes de gas y polvo, que salpican el helado y oscuro vacío cósmico. Mirar galaxias situadas a 13 mil millones de años luz es verlas cómo eran en aquellos tiempos en que el universo apenas comenzaba a gatear. Es ver cómo empezaron, cómo crecieron y cómo se transformaron en las galaxias “modernas”, como la Vía Láctea o Andrómeda.

Asomémonos, pues, a esta inédita panorámica cosmológica que, no por casualidad, se convirtió en la principal atracción del último encuentro de la Sociedad Americana de Astronomía celebrado en Washington, a comienzos de este mes (y que ya ha dado lugar a papers, artículos de divulgación y grandes titulares en las principales publicaciones especializadas del mundo). Y como no podía ser de otra manera en este suplemento, hacia al final vamos a mirar hacia el futuro cercano, para soñar con una mirada del universo aún más osada.

Sondeando el universo

No es la primera vez que el Telescopio Espacial Hubble clava su penetrante mirada en los abismos del universo: a mediados de los ’90, el venerable cilindro plateado se despachó con la famosa “Deep Field”, una imagen que –exprimiendo al máximo el potencial óptico-electrónico del observatorio orbital– mostraba un desparramo de cerca de dos mil galaxias, a distancias comprendidas entre los mil y 12 mil millones de años luz. Todo en un ínfimo (y aparentemente “vacío”) parchecito de cielo en la constelación boreal de Pegaso. Casi una década más tarde, en 2004, el Hubble fue aún más allá, y con nuevos instrumentos acoplados, apuntó –durante un total de 500 horas de “exposición”– a un rincón de la constelación austral de Fornax, dando lugar a una panorámica aún más profunda que, no por casualidad, fue bautizada “Ultra Deep Field”. Combinando observaciones en luz visible e infrarroja, esta nueva imagen del universo revelaba algunas manchitas, diminutas y extremadamente pálidas, que mostraban un aún más grande “corrimiento al rojo” cosmológico (el efecto de “estiramiento” de las ondas de luz, provocado por la velocísima expansión del universo). Esas “manchitas” eran galaxias ubicadas a 13 mil millones de años luz.

La cosa no terminó allí: en mayo de 2009, el Hubble recibió su cuarta “misión de mantenimiento”, a manos de un grupo de siete astronautas de la NASA. Y la verdad es que lo dejaron de punta en blanco. Entre otras cosas, los astronautas le anexaron la Wide Field Camera 3 (WFC3), una joyita tecnológica que, de ahí en más, aumentó radicalmente su sensibilidad y su campo visual, especialmente en el rango de luz infrarroja. Una elección absolutamente entendible y estratégica, dado que por obra y gracia de la expansión del universo, la luz visible de las galaxias más lejanas se ha “corrido” hacia el infrarrojo. Y bien, con ese chiche nuevo, el Hubble pudo estirarse un poco más hacia las fronteras del universo.

“Version ampliada y mejorada”

La verdad es que esta nueva postal del universo es una suerte de “versión ampliada y mejorada” de la Ultra Deep Field. Ampliada, porque muestra un campo visual mucho mayor: una “tira” de cielo de aproximadamente 10 x 4 minutos de arco, contra los 3 x 3 minutos de arco de la versión 2004. Para tener una idea de cuánto cielo abarca esta panorámica del universo, tengamos en cuenta que la Luna “mide” unos 30 minutos de arco de diámetro. O sea, es un pedacito de cielo varias veces menor que el que ocupa nuestro satélite. Y aun así, lo que se ve es tremendo. Y es una versión “mejorada”, porque es superior en nitidez y profundidad.

Los detalles técnicos son un tanto largos y tediosos, y probablemente no sean lo más interesante para contar. De todos modos, veamos lo esencial: en realidad, no es una sola foto. Es la suma y la combinación electrónica de muchas imágenes de la misma zona del cielo (aquel “parche” en la constelación de Fornax), obtenidas por la ya mencionada WFC3 (en septiembre y octubre de 2009), más unas cuantas tomas logradas con la ACS, otra de las cámaras del Hubble (en septiembre de 2002 y diciembre de 2004). Así, con el aporte de ambos instrumentos, y utilizando un total de 10 filtros para “ver” en luz ultravioleta, visible e infrarroja, el Hubble superó su marca anterior. Y se despachó con esta vista literalmente multicolor del universo. Sin exagerar ni una letra, se trata de la imagen astronómica más profunda, nítida y detallada de todos los tiempos.

El tunel de las galaxias

No perdamos la escala, porque lo que sigue es asombroso: la porción de cielo que muestra la foto es apenas una fracción de la que ocupa la Luna. Bueno, dicho esto, vamos a los números: allí aparecen 7500 galaxias. Las que se ven en primer plano y con más detalle están a “sólo” mil o dos mil millones de años luz. Son galaxias relativamente “modernas”, porque al estar a esa distancia, su luz ha tardado mil o dos mil millones de años en llegar hasta nosotros. Y en consecuencia, las vemos como eran por entonces. No hace tanto tiempo. Al menos, a escala cósmica. Más “atrás”, el Hubble fotografió galaxias cuyas siluetas ya aparecen más pequeñas y confusas, ubicadas a 3, 4 y 5 mil millones de años luz. Las imágenes de algunas de ellas son tan viejas como la Tierra y todo el Sistema Solar. Todavía más lejos, pero aún mostrando ciertos rasgos que las identifican, se ven galaxias de distancias y edades “medianas”: a 7 u 8 mil millones de años luz.

Antes de seguir, detengámonos por un momento: no nos olvidemos que, como la velocidad de la luz es finita (aunque enorme), no podemos ver imágenes “instantáneas” del universo. La luz tarda en llegarnos. Y cuanto más lejos esté el objeto que miramos, más atrasado en el tiempo lo vemos. Por eso, los grandes telescopios, como el Hubble, que pueden atesorar los débiles fotones que nos llegan desde galaxias a distancias cosmológicas, funcionan como auténticas máquinas del tiempo. La astronomía es la única ciencia que puede ver el pasado “en vivo”, valga la paradoja. La paleoantropología, por ejemplo, se las tiene que arreglar como puede (y puede bien) con algunos huesos dispersos de los Neanderthal, para reconstruir e imaginar a aquellas formidables criaturas que se nos perdieron en el camino de la evolución. Jugando un poco con las metáforas, podemos decir que la astronomía puede “ver a los Neanderthal caminando”. Vivitos y coleando. E incluso, puede ver a sus propias versiones galácticas del Homo erectus, Homo habilis y Australopithecus anamensis. Y más atrás también.

Ensamblajes galacticos

Efectivamente: muy en el fondo de la imagen, y ya casi imperceptibles, aparecen ínfimos manchoncitos rojizos. Casi puntitos. Cuando se analizó espectralmente su luz, y se tomó en cuenta su grado de corrimiento al rojo, resultó que se trataba de objetos situados a 12 y 13 mil millones de años luz. Son las galaxias más lejanas y primitivas que puedan verse. O casi.

Y no sólo lucen pequeñas. Lo son. O más bien, lo eran: teniendo en cuenta su tamaño aparente y distancia, los astrónomos han calculado que aquellas modestas galaxias primigenias, formadas cuando el universo tenía apenas unos 500 a 1000 millones de años, eran verdaderamente chicas. De apenas una centésima o una milésima parte del diámetro de las grandes galaxias modernas. Galaxias que, con el correr de los cientos de millones de años, y gravedad mediante, chocaron y se fusionaron de a montones, dando lugar a estructuras cada vez más grandes y complejas. Es lo que nos cuenta la muy aceptada teoría de “formación jerárquica” de las galaxias. Y es justamente lo que muestra esta imagen, y también muchas otras –no tan ricas y detalladas– tomadas con grandes telescopios terrestres. “El Hubble nos está mostrando las galaxias pequeñas y primitivas que fueron las semillas de las grandes galaxias de la actualidad”, dijo Garth Illingworth, uno de los astrónomos que presentó la foto durante una reciente conferencia de prensa.

Al parecer, el proceso a gran escala de fusión y crecimiento de las galaxias, de menor a mayor, comenzó a menguar hace unos 10 mil millones de años, es decir, cuando ya habían pasado 3 o 4 mil millones de años del Big Bang (aquel “estallido” primigenio de materia, energía, espacio y tiempo que dio origen a todo lo que hoy conocemos). De todos modos, los roces y choques entre galaxias siguen siendo un fenómeno bastante habitual en el universo moderno, aunque sus protagonistas sean ahora las grandes galaxias espirales y elípticas, completamente desarrolladas, que, sin piedad, se devoran a sus vecinas más pequeñas (tal como la Vía Láctea lo está haciendo en estos mismos momentos).

Desafiando los limites

Lo que ha hecho el Telescopio Espacial Hubble es asombroso y quedará en la historia de la ciencia como un hito: sondear las profundidades del cosmos y plasmar una espectacular galería de miles de galaxias, en distintos momentos y estadios evolutivos. Pero... ¿es posible echar una mirada aún más profunda al universo, a sus primeras épocas y a sus primeras galaxias? ¿Hasta dónde se puede llegar?

Sí, se puede ir un poco más lejos. Quizá se pueda llegar a ver el momento mismo de formación de las primeras estrellas dentro de las primerísimas galaxias, y hasta sus antecesoras, las proto-galaxias, nacidas a partir del colapso primigenio de grandes nubes de hidrógeno y helio. Y eso es algo que, según las teorías actuales, habría ocurrido unos 200 millones de años después del Big Bang. Es decir, hace unos 13.500 millones de años.

Pero el Hubble difícilmente pueda “estirarse” tanto. El problema es que, debido a la propia expansión del universo, aquella luz visible y ultravioleta de las estrellas súper masivas, calientes y luminosas que poblaron las primeras galaxias durante la infancia más temprana del universo se ha ido “estirando” tanto, que ahora nos llega como luz infrarroja de rango “medio y lejano”. Luz que el Hubble, lisa y llanamente, no puede “ver” (sólo ve en “infrarrojo cercano”).

En buena medida, ese rango del infrarrojo puede cubrirse con otro telescopio espacial, el Spitzer, lanzado por la NASA hace unos años. Pero el Spitzer tiene una seria limitación: es chico, su espejo principal no llega al metro de diámetro. Y en consecuencia, su capacidad colectora de luz no alcanza para ver el ultra tenue resplandor de galaxias (y las estrellas que las forman) más lejanas y primitivas. Además, ese diámetro reducido les da poca “resolución angular” a las imágenes, haciendo que las galaxias más distantes no muestren detalles, y se solapen unas con otras.

El sucesor del Hubble

¿Y entonces: cómo mirar más allá? La solución perfecta sería un súper telescopio espacial, no sólo equipado con un gran espejo sino también apto para mirar el universo en luz visible, y fundamentalmente en el rango del infrarrojo cercano, medio y lejano. Allí dónde “brillan” las galaxias más distantes y más viejas. Las primeras del universo. Y bien, ese aparato ya está en camino: es el James Webb Space Telescope (JWST), de la NASA, una suerte de sucesor del Hubble (que en este caso llevará el nombre del administrador de la NASA, entre 1961 y 1968). Será un monstruo equipado con un espejo de 6,5 metros de diámetro (contra los 2,4 metros del Hubble), y un escudo de unos 20 metros que, a modo de sombrilla, lo protegerá de la luz solar y lo mantendrá a una temperatura de 225 grados bajo cero (algo fundamental para la eficacia de un telescopio infrarrojo). Así, el JWST tendrá la potencia óptica y la sensibilidad necesaria no sólo para ver las auténticas primeras galaxias y protogalaxias, sino también para fotografiarlas con cierto detalle.

Hoy, el Hubble. Mañana, su sucesor. Y después, quién sabe. Miradas profundas. En el espacio y en el tiempo. Se trata, en definitiva, de animarnos, asomarnos, curiosear y entender lo que pasó cuando el universo fue aplacando sus fuegos de creación. Y aun en medio de las brumas, comenzó a ordenar sus piezas y a transitar ese camino de casi 14.000 millones de años que llega hasta nosotros. Y hoy, nosotros, lo miramos. Profundamente.

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Tres vistas detalladas de la gran panorAmica cosmolOgica del Hubble, donde aparecen galaxias a distintas profundidades en el espacio y el tiempo.
Imagen: NASA
 
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