Los astrónomos pueden plantear algunas de las preguntas más fundamentales que existen, desde si estamos solos en el cosmos hasta cuál es la naturaleza de la misteriosa energía oscura y la materia oscura que constituye la mayor parte del universo.

Ahora, un gran grupo de astrónomos de todo el mundo está construyendo el telescopio óptico más grande jamás creado: el Telescopio Extremadamente Grande (ELT)-en Chile. Una vez que se complete la construcción en 2028, podría proporcionar respuestas que transformen nuestro conocimiento del universo.

Con su espejo primario de 39 metros de diámetro, el ELT contendrá la superficie reflectante más grande y perfecta jamás creada. Su poder de recolección de luz superará el de todos los demás grandes telescopios combinados, lo que le permitirá detectar objetos millones de veces más débiles que el ojo humano puede ver.

Hay varias razones por las que necesitamos un telescopio de este tipo. Su increíble sensibilidad le permitirá fotografiar algunas de las primeras galaxias jamás formadas, con luz que ha viajado durante 13 mil millones de años para llegar al telescopio. Las observaciones de objetos tan distantes pueden permitirnos refinar nuestra comprensión de la cosmología y la naturaleza de la materia oscura y energía oscura.

Vida extraterrestre

El ELT también puede ofrecer una respuesta a la pregunta más fundamental de todas: ¿Estamos solos en el universo? Se espera que el ELT sea el primer telescopio en rastrear exoplanetas similares a la Tierra: planetas que orbitan alrededor de otras estrellas pero que tienen una masa, órbita y proximidad a su anfitrión similar a la de la Tierra.

Estos planetas similares a la Tierra, que ocupan la llamada zona Ricitos de Oro, orbitarán alrededor de su estrella a la distancia justa para que el agua no hierva ni se congele, proporcionando las condiciones para que exista vida.

La cámara del ELT tendrá una resolución seis veces mejor que la del Telescopio espacial James Webb, permitiéndole tomar las imágenes más claras hasta ahora de exoplanetas. Pero por muy fascinantes que sean estas imágenes, no contarán toda la historia.

Para saber si es probable que exista vida en un exoplaneta, los astrónomos deben complementar las imágenes con espectroscopia. Mientras que las imágenes revelan forma, tamaño y estructura, los espectros nos informan sobre la velocidad, la temperatura e incluso la química de los objetos astronómicos.

El ELT contendrá no uno, sino cuatro espectrógrafos, instrumentos que dispersan la luz en sus colores constituyentes, muy parecido al icónico prisma del Pink Floyd. El lado oscuro de la Luna portada del álbum.

Cada uno del tamaño aproximado de un minibús y cuidadosamente controlados ambientalmente para garantizar su estabilidad, estos espectrógrafos sustentan todos los casos científicos clave del ELT. Para los exoplanetas gigantes, el instrumento armónico analizarán la luz que ha viajado a través de sus atmósferas, buscando signos de agua, oxígeno, metano, dióxido de carbono y otros gases que indiquen la existencia de vida.

Para detectar exoplanetas mucho más pequeños similares a la Tierra, los más especializados instrumento andino será necesario. Con un coste de unos 35 millones de euros, Andes podrá detectar pequeños cambios en la longitud de onda de la luz.

Gracias a misiones satelitales anteriores, los astrónomos ya tienen una buena idea de dónde buscar exoplanetas en el cielo. De hecho, se han detectado varios miles de exoplanetas confirmados o "candidatos" utilizando el “método de tránsito”. Aquí, un telescopio espacial observa una porción de cielo que contiene miles de estrellas y busca pequeñas caídas periódicas en sus intensidades, causadas cuando un planeta en órbita pasa frente a su estrella.

Pero Andes utilizará un método diferente para buscar otras Tierras. Cuando un exoplaneta orbita alrededor de su estrella anfitriona, su gravedad tira de la estrella, haciéndola tambalear. Este movimiento es increíblemente pequeño; La órbita de la Tierra hace que el Sol oscile a sólo 10 centímetros por segundo: la velocidad al caminar de una tortuga.

Así como el tono de la sirena de una ambulancia sube y baja a medida que se acerca y se aleja de nosotros, la longitud de onda de la luz observada desde una estrella oscilante aumenta y disminuye a medida que el planeta traza su órbita.

Sorprendentemente, Andes podrá detectar este minúsculo cambio en el color de la luz. La luz de las estrellas, aunque es esencialmente continua (“blanca”) desde el ultravioleta al infrarrojo, contiene bandas donde los átomos en la región exterior de la estrella absorben longitudes de onda específicas a medida que la luz escapa, apareciendo oscura en los espectros.

Pequeños cambios en las posiciones de estas características (alrededor de 1/10,000 de píxel en el sensor de los Andes) pueden, a lo largo de meses y años, revelar las oscilaciones periódicas. En última instancia, esto podría ayudarnos a encontrar una Tierra 2.0.

En la Universidad Heriot-Watt, mi equipo está poniendo a prueba el desarrollo de un sistema láser conocido como peine de frecuencia que permitirá a Andes alcanzar una precisión tan exquisita. Como los milímetros de una regla, el láser calibrará el espectrógrafo de los Andes proporcionando un espectro de luz estructurado en miles de longitudes de onda espaciadas regularmente.

Esta escala permanecerá constante durante décadas, mitigando los errores de medición que se producen por los cambios ambientales de temperatura y presión.

Dado que el coste de construcción del ELT asciende a 1.45 millones de euros, algunos cuestionarán el valor del proyecto. Pero la astronomía tiene una importancia que se remonta a milenios y trasciende culturas y fronteras nacionales. Sólo mirando más allá de nuestro sistema solar podremos obtener una perspectiva más allá del aquí y ahora.

Este artículo se republica de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el articulo original.

Crédito de la imagen: ESO/L. Calzada / Wikipedia

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• Fuente: https://singularityhub.com/2023/11/08/how-the-worlds-biggest-optical-telescope-could-crack-some-of-the-greatest-puzzles-in-science/