La NASA lanzó una “máquina de descubrimientos” para desentrañar el universo invisible

Por Ashley Strickland, CNN

Un enorme observatorio que los científicos han llamado una “máquina de descubrimientos” fue lanzado hacia el cosmos, con lo que inició un viaje que podría marcar un cambio significativo en nuestra comprensión del universo.

Diseñado para buscar objetos espaciales tenues que de otro modo serían invisibles, el telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA despegó a bordo de un cohete Falcon Heavy de SpaceX a las 7:26 a.m., hora de Miami, de este domingo desde el Centro Espacial Kennedy, en Florida. El observatorio alcanzó la órbita unos 10 minutos después.

Durante los próximos cinco años, las observaciones del telescopio, del tamaño de un autobús, podrían aportar respuestas a misterios persistentes como la energía oscura, que impulsa la inexplicable expansión acelerada del universo, y la materia oscura, que proporciona estructura al cosmos pero permanece invisible. También podría permitir a los astrónomos detectar galaxias y exoplanetas nunca antes observados —mundos que orbitan estrellas fuera de nuestro sistema solar—, así como planetas errantes que no orbitan ninguna estrella.

Durante los próximos cinco años, las observaciones del telescopio, del tamaño de un autobús, podrían aportar respuestas a misterios persistentes como la energía oscura, que impulsa la inexplicable expansión acelerada del universo, y la materia oscura, que proporciona estructura al cosmos pero permanece invisible. También podría permitir a los astrónomos detectar galaxias y exoplanetas nunca antes observados —mundos que orbitan estrellas fuera de nuestro sistema solar—, así como planetas errantes que no orbitan ninguna estrella.

“Roman le dará a la Tierra un nuevo atlas del universo”, dijo el administrador de la NASA, Jared Isaacman, cuando la agencia espacial presentó el telescopio terminado el 21 de abril en el Centro de Vuelo Espacial Goddard, en Maryland.

Con una capacidad para realizar estudios más de 1.000 veces más rápido que el telescopio espacial Hubble, Roman obtendrá observaciones científicas fundamentalmente diferentes que no pueden realizarse ni con el Hubble ni con el telescopio espacial James Webb.

“Juntas, las tres misiones se complementarán, lo que nos dará una imagen más completa del cosmos y hará avanzar nuestra comprensión del universo”, dijo la Dra. Nicky Fox, administradora asociada de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA.

Roman tardará unos tres meses en llegar a su posición orbital definitiva, a unos 1,6 millones de kilómetros (1 millón de millas) de la Tierra, conocida como punto de Lagrange 2, o L2. El telescopio espacial James Webb también se encuentra en esta órbita, donde las naves espaciales se mantienen en equilibrio por la atracción gravitatoria de la Tierra y el Sol. L2 está unas cuatro veces más lejos de la Tierra que la Luna, según la NASA.

Mientras tanto, el observatorio pasará por el proceso de puesta en servicio, que incluye probar sus instrumentos en el espacio y desplegar la antena que transmitirá a la Tierra la enorme cantidad de imágenes captadas por Roman.

Se espera que el telescopio transmita un terabyte de datos al día, algo comparable a transmitir 1 millón de canciones desde una distancia de 1,6 millones de kilómetros (1 millón de millas) hasta la Tierra, explicó Jeremy Perkins, científico de integración y pruebas del telescopio Roman en Goddard.

El telescopio, cuyo costo estimado es de US$ 4.300 millones, lleva cerca de una década en desarrollo y se convirtió en una prioridad para la comunidad científica hace unos 16 años. Científicos de todo el mundo esperan los conocimientos sin precedentes que Roman podría aportar.

“Cuando desarrollas una herramienta radicalmente diferente de cualquier otra que hayas tenido antes, descubres cosas que no sabías que estaban ahí”, dijo Dominic Benford, científico del programa Roman de la NASA, quien ha participado durante más de 20 años en proyectos relacionados con este concepto.

“Parte del propósito de Roman como máquina de descubrimientos es dar a las personas una forma de hacerle al universo preguntas que todavía no hemos concebido”.

Los telescopios espaciales de la NASA llevan mucho tiempo explorando preguntas capaces de cambiar nuestra comprensión de la vida y, en muchos sentidos, esas capacidades se deben a la persona que da nombre al observatorio, la “brillante astrónoma” Dra. Nancy Grace Roman, dijo el Dr. Shawn Domagal-Goldman, director de la División de Astrofísica de la NASA.

Roman fue la primera jefa de astronomía de la NASA en la década de 1960 y fue pionera en la idea de realizar observaciones astronómicas desde el espacio, al reconocer las ventajas de situar telescopios por encima de la atmósfera terrestre, que dificulta la observación. Llegó a ser conocida como la “madre del telescopio espacial Hubble”.

“Aunque a menudo se la asocia principalmente con esos primeros telescopios espaciales, en realidad merece reconocimiento por toda nuestra flota”, dijo Domagal-Goldman. “Cada vez que construimos un nuevo telescopio espacial, incorporamos capacidades que antes no teníamos y eso se suma a su legado. El telescopio espacial Nancy Grace Roman no es una excepción”.

Se espera que las primeras imágenes del telescopio Roman lleguen en enero, antes de que comience a realizar estudios sin precedentes del universo, gracias a un campo de visión más de 100 veces mayor que el del Hubble mediante su instrumento de campo amplio.

Domagal-Goldman comparó las capacidades de Roman con poder captar una vista completa de un bosque y, al mismo tiempo, observar con nitidez los detalles de sus árboles, como las hojas y las aves.

“Por supuesto, no estamos hablando de un bosque; estamos hablando del universo conocido, y esas aves y árboles son supernovas, galaxias, planetas y estrellas”, dijo durante una sesión informativa el 5 de agosto.

La Dra. Julie McEnery, científica principal del proyecto Roman, describe las observaciones del nuevo telescopio como el mayor censo de planetas de la Vía Láctea que los científicos hayan podido realizar. Podría encontrar decenas de miles de mundos hasta ahora desconocidos y revelar qué tan comunes son en el cosmos los sistemas solares como el nuestro.

“Vamos a estudiar regiones del cielo una y otra y otra vez para encontrar cosas nuevas que aparezcan en la noche”, dijo McEnery. “El enorme alcance de Roman nos permitirá encontrar lo extraño, lo poco común y lo inusual. Redefiniremos lo que significa encontrar una aguja en un pajar”.

Algunas de esas agujas podrían ser objetos errantes increíblemente tenues, como planetas errantes o incluso pequeños agujeros negros que vagan por el espacio, dijo Benford. Roman también podría proporcionar la primera prueba definitiva de exolunas, es decir, lunas que orbitan exoplanetas.

Durante su misión de cinco años, el telescopio permitirá descubrir miles de millones de galaxias, miles de estrellas en explosión llamadas supernovas y decenas de miles de millones de estrellas, según Fox.

Las explosiones estelares ocurren tan rápidamente que a menudo escapan a la mirada de los telescopios. Pero Roman tiene la visión panorámica necesaria para observar varias a la vez, dijo McEnery, y las supernovas podrían actuar como velas cósmicas para ayudar a los astrónomos a rastrear una fuerza misteriosa —la energía oscura— y desentrañar el papel que podría desempeñar en la aceleración de la expansión del universo.

En la década de 1920, los astrónomos Georges Lemaître y Edwin Hubble descubrieron que el universo se ha estado expandiendo desde su nacimiento hace 13.800 millones de años. Pero investigaciones iniciadas en la década de 1990 han demostrado que algo provocó una aceleración de la expansión del universo hace unos 6.000 millones de años, y la causa sigue siendo desconocida.

Para estudiar la energía oscura, Roman medirá cómo la gravedad curva la luz a través de grandes distancias cósmicas y, en el proceso, creará un mapa tridimensional de la materia oscura.

La materia oscura nunca ha sido detectada, pero se cree que constituye el 85% de toda la materia del universo y que ayuda a mantener estrellas y galaxias en órbitas estables. Roman trazará un mapa de la distribución de galaxias y cúmulos de galaxias en el cosmos para buscar los efectos gravitacionales característicos de la materia oscura.

Desentrañar la verdadera naturaleza de la energía oscura y la materia oscura podría ayudar a los astrónomos a comprender de qué está hecho el universo, cómo ha cambiado su expansión con el tiempo y si hay aspectos de la gravedad que aún no comprendemos. Tanto la materia oscura como la energía oscura también desempeñan un papel en la distribución y el movimiento de objetos como galaxias y estrellas a través del cosmos.

“Roman está diseñado para realizar las mediciones que determinarán si existe algún tipo de diferencia fundamental entre la forma en que funciona el universo y la forma en que creemos que funciona”, dijo Benford.

Todos los datos de Roman estarán disponibles públicamente tan pronto como sean procesados en la Tierra, lo que proporcionará un tesoro de información que los científicos podrán explorar en busca de respuestas a una multitud de interrogantes sobre el cosmos.

“En lugar de tener un telescopio que los astrónomos deben decidir apuntar hacia un objeto determinado, simplemente cartografiamos enormes extensiones del cielo”, dijo Benford. “Para cualquiera que esté interesado en regiones de formación estelar, estrellas moribundas o galaxias distantes, esos objetos ya estarán en alguna parte de los datos”.

Además de su instrumento de campo amplio, Roman también lleva una demostración tecnológica llamada coronógrafo, una prueba de concepto que es como “hacer magia con la física”, dijo McEnery.

Los astrónomos utilizan coronógrafos para bloquear la deslumbrante luz de las estrellas y poder observar detalles más sutiles, como planetas que podrían orbitar estrellas distintas de nuestro Sol.

Si pudiéramos observar la Tierra y el Sol desde una gran distancia en el espacio, ambos objetos parecerían estar increíblemente cerca, y la intensísima luz del Sol eclipsaría la de la Tierra, explicó Benford.

Roman podrá utilizar su coronógrafo como un escudo contra la intensa luz estelar para detectar e identificar planetas alrededor de otras estrellas que, de otro modo, serían difíciles de observar. El observatorio podrá captar el resplandor de un planeta del tamaño de Júpiter o posiblemente de Saturno cerca de otra estrella, añadió. El telescopio podría incluso detectar la luz reflejada en la parte superior de las nubes de esos planetas.

Tanto el Hubble como el Webb tienen coronógrafos, pero el instrumento experimental de Roman es entre 100 y 1.000 veces mejor que cualquiera construido anteriormente, dijo Bertrand Mennesson, científico adjunto del proyecto Roman en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en Pasadena, California. Mennesson se especializa en el coronógrafo y ha trabajado en la misión durante 14 años.

“Envías el coronógrafo al espacio, lo configuras y te olvidas de él”, dijo Mennesson a CNN. “Eso es lo que yo llamo un sistema pasivo, y ese es el caso del JWST y del Hubble. Roman, en cambio, tiene un sistema activo”.

Para corregir vibraciones, fluctuaciones, radiación térmica o cualquier otro error, el coronógrafo de Roman tiene espejos que cambian de forma en tiempo real para mantener una precisión absoluta.

Si el coronógrafo funciona como se espera, podría allanar el camino para futuros observatorios.

Para entenderlo, Roman sería capaz de tomar una fotografía de una luciérnaga junto a un reflector desde el otro extremo del país, explicó Domagal-Goldman.

Más difícil aún sería tomar la misma fotografía, pero sin el resplandor de la luciérnaga y captando únicamente la luz del reflector que se refleja en el cuerpo oscuro del insecto.

“Si podemos lograr lo segundo, y Roman es un paso fundamental para conseguirlo, podremos construir nuestro próximo gran observatorio, el Observatorio de Mundos Habitables”, dijo.

Por ahora, esa misión es solo un concepto. El Observatorio de Mundos Habitables sería el primero diseñado para fotografiar planetas similares a la Tierra e incluso buscar señales químicas de vida en las atmósferas de esos planetas.

“No vamos a llegar hasta allí con Roman, pero llegaremos gracias a Roman”, dijo Benford.

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