Observatorio Vera C. Rubin: la cámara digital más grande del mundo cambiará las reglas del juego en astronomía

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En la cima de una montaña en el norte de Chile, la cámara digital más grande del mundo se prepara para funcionar.

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

Ubicada dentro del Observatorio Vera C. Rubin, un nuevo telescopio a punto de completarse en Cerro Pachón, una montaña de 2.682 metros (8.800 pies) a unas 300 millas (482 kilómetros) al norte de la capital chilena de Santiago, la cámara tiene una resolución de 3200 megapíxelesaproximadamente la misma cantidad de píxeles que 300 teléfonos celulares, y cada imagen cubrirá un área del cielo de hasta 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 manera Vera Rubin descubra alrededor de 17 mil millones de estrellas y 20 mil millones de galaxias que nunca antes habíamos visto, y esto es solo el comienzo.

«Robin hará muchas cosas», dice Claire Higgs, especialista en extensión astronómica del observatorio. «Estamos explorando el cielo como nunca antes lo habíamos hecho, lo que nos da la capacidad de responder preguntas que ni siquiera pensamos en hacer».

El telescopio explorará el cielo nocturno durante exactamente diez años y tomará 1.000 imágenes cada noche. “Dentro de 10 años, estaremos hablando de nuevas áreas de la ciencia, nuevas clases de cosas, nuevos tipos de descubrimientos de los que ni siquiera puedo hablarles ahora, porque todavía no sé cuáles son y creo. eso es realmente emocionante”, añade Higgs.

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

El proyecto fue iniciado a principios de la década de 2000 por donantes privados, incluidos los multimillonarios Charles Simonyi y Bill Gates. Posteriormente fue financiado conjuntamente por la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía y la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., que también lo administra junto con el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC, un centro de investigación dirigido por la Universidad de Stanford en California.

Aunque Rubin es un observatorio nacional de EE. UU., está ubicado en los Andes chilenos, ubicación que comparte con muchos otros telescopios por varias razones. “Para los telescopios ópticos se necesita un lugar elevado, oscuro y seco”, afirma Higgs, refiriéndose a los problemas de contaminación lumínica y humedad del aire, que reducen la sensibilidad de los instrumentos. “Lo que se desea es una atmósfera tranquila y bien comprendida, y la calidad del cielo nocturno en Chile es excepcional, razón por la cual hay tantos telescopios aquí”, añade. «Es un área remota, pero tampoco lo es tanto como para que obtener datos de la montaña sea un problema; hay una infraestructura en la que Robin puede confiar».

Actualmente, el telescopio se encuentra en las etapas finales de construcción y se espera que esté operativo en 2025. “Actualmente estamos trabajando para juntar todas las piezas, pero todo está en la cima de la montaña; ese es un hito importante que alcanzamos. durante el verano”. dice Higgs. “Esperamos que sucedan cosas en la primavera del próximo año: reunir todo, alinearlo todo, asegurarnos de que todos los sistemas, desde arriba hasta las tuberías y los datos, tengan el aspecto que deberían y estén optimizados lo mejor que podamos. Ha habido décadas de trabajo de preparación para esto, pero nunca lo sabrás hasta que todo esté en funcionamiento.

Después de unos meses de pruebas, a finales de 2025, el observatorio realizará sus primeras observaciones, aunque Higgs advierte que hay “fluidez” en esta línea de tiempo.

La misión principal de Rubin se llama LSST – Ancient Survey of Space and Time. «Se trata de un estudio de 10 años en el que observamos el cielo del sur todas las noches y lo repetimos cada tres noches. Así que básicamente creamos una película del cielo del sur durante una década», dice Higgs.

La cámara podría tomar una foto cada 30 segundos, lo que generaría 20 terabytes de datos cada 24 horas, el equivalente a que una persona promedio vea Netflix durante tres años o escuche Spotify durante 50 años. Cuando se complete, la encuesta habrá producido más de 60 millones de gigabytes de datos sin procesar.

Sin embargo, solo tomará 60 segundos transferir cada foto de Chile a California, ya que la IA y los algoritmos primero la analizarán, buscarán cambios u objetos en movimiento y emitirán una alerta si encuentran algo.

«Esperamos que el telescopio emita unos 10 millones de pitidos cada noche», dice Higgs. “Las alertas son cualquier cosa que cambie en el cielo y cubren una amplia gama de situaciones científicas, como objetos en el sistema solar, asteroides y supernovas. Esperamos que aparezcan millones de estrellas del sistema solar y miles de millones de galaxias, por eso. El aprendizaje automático es realmente esencial”.

Higgs dice que los datos se entregarán a un grupo selecto de astrónomos cada año y, después de otros dos años, cada conjunto de datos se pondrá a disposición del público para que la comunidad científica mundial trabaje en ellos.

Hay cuatro áreas principales. investigación Se espera que los datos abarquen: establecer un inventario del sistema solar, que incluye el descubrimiento de varios cuerpos celestes nuevos y posiblemente un planeta oculto conocido como Planeta Nueve; Mapear toda nuestra galaxia; explorar una clase especial de objetos llamados «transitorios», que cambian su posición o brillo con el tiempo; Y comprender la naturaleza de la materia oscura.

«Probablemente hay 10 áreas diferentes de la ciencia en las que puedo decirles que Robin logrará grandes resultados», dice Higgs. «Creo que tendremos más supernovas de Tipo I en un par de meses de las que jamás se hayan observado; por ejemplo, objetos interestelares, ahora tenemos dos candidatos, pero Rubin llevará eso de dos a más de unos pocos, esperamos».

«Hay muchas áreas en las que pasaremos de unas pocas cosas a una muestra estadísticamente grande de algo, y el impacto científico de lo que eso puede hacer es enorme».

La comunidad astronómica está muy entusiasmada con el Observatorio Vera Rubin, dice David Kaiser, profesor de física y profesor de historia de la ciencia en el MIT. Según Kaiser, el telescopio debería ayudar a aclarar cuestiones de larga data sobre la materia y la energía oscuras, dos de las características más obstinadas y misteriosas de nuestro universo.

«El Observatorio Vera Rubin permitirá a los astrónomos mapear la distribución de la materia oscura como nunca antes, basándose en cómo la materia oscura desvía el camino de la luz estelar normal, un proceso conocido como 'lente gravitacional'», explica Kaiser. «La materia oscura parece estar omnipresente en todo el universo, pero sigue siendo difícil determinar cuánto se acumula o agrega 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 de Can Rubin ayuda a los astrofísicos a descubrir sus propiedades.

Otro misterio cósmico de larga data que Robin puede resolver es la búsqueda del Planeta Nueve. Konstantin Batygin, profesor de ciencia planetaria en el Instituto de Tecnología de California, que ha escrito varios artículos académicos sobre el tema, dice que el telescopio no sólo proporciona «una oportunidad real de detectar el Planeta Nueve directamente, sino que incluso si el planeta elude la observación directa, mapeo detallado de la estructura La dinámica del sistema solar exterior, y especialmente la distribución orbital de objetos pequeños, proporcionará pruebas cruciales para la hipótesis del Planeta Nueve. En resumen, el Observatorio Vera Rubin está destinado a revolucionar nuestra comprensión del sistema solar exterior. y se espera que sea un «cambio de juego», añade.

Hay pocos astrónomos que no estén entusiasmados con Robin, dice Kate Battle, profesora de la universidad. Departamento de Física y Astronomía del University College de Londres, porque mapeará el espacio en escalas de tamaño que van desde la más local (rastreando asteroides cercanos a la Tierra en nuestro sistema solar) hasta la más grande, mapeando la distribución de la materia oscura en todo el universo.

“Rubin regresará a las mismas partes del cielo una y otra vez, 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 monitoreará gamma de energía extremadamente alta. rayos.” Estallidos de rayos y volteos de quásares, que son galaxias muy distantes y muy activas. Al hacerlo, proporcionará información sin precedentes sobre cómo evolucionaron el universo y las estrellas y galaxias que lo componen.

Según Priyamvada Natarajan, profesor de astronomía y física en la Universidad de Yale, el Observatorio Rubin batirá récords en muchos frentes y toda la comunidad astronómica está esperando el vuelo inaugural. La encuesta proporcionará datos para innumerables proyectos científicos que abordarán muchas cuestiones fundamentales abiertas a la vez: desde el universo cercano hasta el universo distante, incluido no solo un tesoro de galaxias, cúmulos de estrellas, cuásares, supernovas y explosiones de rayos gamma. Y otros objetos en tránsito: «También mejorará nuestra visión del sistema solar con una reserva hasta ahora incomparable de asteroides cercanos a la Tierra y objetos del Cinturón de Kuiper (una región de objetos helados fuera de la órbita de Neptuno); en resumen, hay algo podemos beneficiarnos.” “De él”. «Todos», dice.

Añade que el descubrimiento más emocionante será si el telescopio revela la verdadera naturaleza de la materia oscura. – un descubrimiento que seguramente complacerá a Vera Rubin.

«En última instancia, fue su trabajo fundamental sobre la detección de materia oscura en galaxias espirales en la década de 1970 lo que impulsó este esfuerzo», dice Natarajan. «Las perspectivas son tentadoras y ciertamente hay revoluciones en marcha».