Como corresponde al primero de una estirpe, el telescopio espacial Hubble recibió amplia difusión ya desde antes de su lanzamiento, y cada uno de sus detalles nos encendió el corazón y la imaginación. Después cumplió con creces: ofreció durante décadas algunas de las más bellas y sorprendentes imágenes del cosmos que hubiéramos visto, una mina de oro para astrónomos y astrofísicos. Pero como ocurre en nuestras familias, un “descendiente” promete superarlo con creces; a tal punto, que estiman que una nueva joya de la NASA brindará información para darles trabajo durante cien años o más.
El exponente de esta nueva generación lleva el nombre de una mujer, Nancy Grace Roman, primera jefa de astronomía de la NASA y la científica que concibió a su “abuelo”. Lanzado el domingo 30 de agosto desde Cabo Cañaveral a bordo de un Falcon Heavy de SpaceX, el Roman se desplaza ahora a velocidad de crucero (unos 5760 km por hora) hacia el punto de Lagrange 2, una ubicación privilegiada para observar el universo a más o menos cuatro veces la distancia que hay entre la Tierra y la Luna, sin las distorsiones y las barreras que imponen la luminosidad de nuestro planeta y nuestro satélite natural, y donde las fuerzas gravitacionales se compensan. “Los objetos que se ubican en esa región empiezan a caer hacia el Sol, pero pueden mantenerse en órbita con un gasto mínimo de energía”, explica la astrónoma argentina Beatriz García, responsable de Educación y Difusión de los observatorios Pierre Auger y Qubic, y coordinadora de la Oficina Andina de Astronomía para el Desarrollo, dependiente de la Unión Astronómica Internacional.
Sin el estreno mediático de su hermano mayor, el James Webb, los científicos que lo siguen de cerca aseguran que su rol va a ser igual o más decisivo: va a funcionar como un explorador “de campo amplio” que le indicará al Webb hacia dónde mirar con lupa. “Los dos instrumentos nacieron para trabajar en tándem: uno detecta, el otro profundiza”, destaca García.
Cámara de 300 millones de pixeles: una potencia de visión 100 veces mayor que la del Hubble
Una vez en posición, el Roman irá desplegando sus capacidades y “se abrirá como una flor en el espacio”, ilustra la astrónoma. Éste comparte con el Hubble el tamaño de su espejo principal, que mide 2,4 metros de diámetro, exactamente lo mismo que el del veterano telescopio lanzado en 1990, (ubicado a “solo” 500 km de la Tierra). Pero allí terminan las similitudes. Toda la óptica y la electrónica son nuevas, y gracias a su cámara de ¡300 millones de pixeles!, captará un campo de visión cien veces más amplio que el de su predecesor. De modo que para escudriñar la porción de cielo que al Hubble le llevaría un siglo, el Roman tardará días. O, como escribe Patricia de Lis en el diario El País, de España: “Una sola de sus imágenes contendrá tanto detalle como cien fotografías del Hubble juntas. No hay pantalla en el mundo lo bastante grande como para mostrar una de sus instantáneas completas. Se necesitaría el equivalente a 500.000 televisores 4K puestos en fila”. Si las pruebas resultan como se espera, los primeros registros científicos se esperan para comienzos de 2027.
Detective espacial
El Nancy Roman fue diseñado para explorar uno de los enigmas que más interés suscita en la actualidad entre los astrofísicos: el de la materia y la energía oscuras.
La materia oscura se llama así porque no emite radiación, de modo que nuestros instrumentos no pueden detectarla de manera directa. Lo que sí puede verse es su efecto: deforma el espacio-tiempo y esa deformación tuerce la trayectoria de la luz que pasa cerca. Es el fenómeno conocido como “lente gravitacional”, que Einstein predijo en 1915. Cuando el objeto que actúa como lente es masivo (como una galaxia o un cúmulo), lo que se ve son arcos de luz. Esas imágenes ya las capturó el Hubble, pero el Roman va a ir un paso más allá: podrá detectar "microlentes", la deformación mucho más sutil que provoca un objeto pequeño, como una estrella. Es el mismo principio que permitió probar la relatividad general durante el eclipse de 1919, aplicado ahora a una escala que ningún telescopio anterior pudo explorar.
“La materia oscura no se ve, pero tiene la misma acción que la materia que podemos llamar ‘normal’, los átomos y partículas de los que estamos hechos los seres humanos y todo lo que nos rodea –afirma García–. No la vemos, pero deforma el espacio-tiempo y eso hace que la luz de objetos que pasan cerca cambie de dirección. Si esa materia oscura está entre nosotros y un objeto muy lejano, lo vemos multiplicado, como si fuera a través de una lente, y si el objeto es extendido como una galaxia, vemos arcos en la foto. Esas imágenes de lentes gravitacionales, los arcos, las obtuvimos con el telescopio Hubble 100 años después de que Einstein las predijera. El Hubble, con la resolución que tiene, puede detectar lentes gravitacionales producidas por materia oscura que envuelve galaxias o cúmulos de galaxias (es decir, objetos relativamente grandes), pero el Nancy Roman va a permitir ver lo que se llama ‘microlentes gravitacionales’: la deformación espacio-tiempo que genera una única estrella”.
Una razón por la que cosmólogos y astrofísicos están tan interesados en la materia oscura es porque hay inconsistencias entre lo que predice la teoría y lo que efectivamente se observa. “Cuando se calcula cuánta masa hace falta para que la gravitación funcione como debería en escala cósmica, la materia visible no alcanza ni de cerca: hay que agregar un componente adicional, que no emite radiación electromagnética (de ahí su nombre) y que resulta ser unas cinco veces más abundante que toda la materia que sí podemos ver –subraya el físico Osvaldo Civitarese, profesor emérito de la Universidad Nacional de La Plata, investigador superior del Conicet y Miembro titular de la Academia Nacional de Ciencias Exactas Físicas y Naturales–. La energía oscura es todavía más desconcertante. Se estima que es la fuerza que se encuentra detrás de la acelerada expansión del universo y las mediciones sobre la radiación de fondo del universo indican que también es mayoritaria. Entre las dos, terminan dejando a la materia ‘normal’ (la de las estrellas, los planetas, nosotros mismos) como una fracción muy minoritaria del total”.
El problema, dice Civitarese, es que ese componente oscuro podría tener masas radicalmente distintas según el modelo teórico que se use: desde partículas livianas, del orden de los cientos de kiloelectronvoltios, hasta partículas pesadas, como las que propuso el Nobel Steven Weinberg, con masas superiores a las de un protón. Ahí es donde entra Roman: el telescopio puede ayudar a descartar o respaldar alguno de esos modelos en competencia.
El Roman no solo captará las distorsiones de millones de galaxias, sino además decenas de miles de supernovas, especie de “faros cósmicos” (fabulosas explosiones que marcan el final de estrellas muy masivas, y uno de los fenómenos más luminosos del universo) que permitirán medir con precisión la velocidad de expansión del cosmos en distintos momentos de su historia. Además, sumará varios capítulos a nuestro catálogo de exoplanetas, que hoy supera los 6200, pero a los que, se anticipa, podría agregar unos 100.000 mundos nuevos. Dado que cada uno de sus sondeos abarcará un volumen tan vasto del cosmos, esta misión también ofrecerá oportunidades prácticamente ilimitadas para una amplia variedad de investigaciones científicas adicionales. Desde objetos en las regiones exteriores de nuestro sistema solar y estrellas en explosión, hasta agujeros negros en crecimiento, muy pocos elementos quedarán fuera de su alcance. Alucinante.
Para esto cuenta con un instrumento que oculta el brillo de una estrella (un coronógrafo) y permite ver lo que normalmente queda oculto por su resplandor. “Las estrellas se ven todas como puntos, algunas más brillantes y otras más débiles –explica García–. El coronógrafo del Nancy Roman va a tapar la luz de la estrella y va a permitir detectar si hay un planeta orbitándola, algo muy difícil porque en general los planetas no están muy lejos de las estrellas y entonces la luz de aquellas impide verlos”.
La NASA calcula que Roman va a generar unos 500 terabytes [unidad de medida de almacenamiento digital que equivale a 500.000 millones de kilobytes o lo necesario para almacenar 100.000 películas en calidad HD] por año, más de lo que el Hubble lleva acumulados en sus 35 años de operación. Un volumen que, según reconocen los propios científicos, va a requerir varias generaciones de investigadores para ser procesado en su totalidad. "No nos alcanzan todos los seres humanos que hay sobre el planeta", se asombra García.
La mujer detrás del nombre
Nacida el 16 de mayo de 1925 en Nashville, Tennessee, Nancy Grace Roman se interesó por la astronomía siendo todavía muy chica. Hija de una profesora de música y de un geofísico, ya a los 11 años organizó un club de astronomía para sus compañeras de escuela. A pesar de que sus propios maestros la desalentaban, aconsejándole que estudiara algo “más apropiado para una mujer” (“como latín, por ejemplo”, comenta García) y de que, aun doctorada en la Universidad de Chicago, le resultó muy difícil obtener un puesto de investigación, persistió en su vocación. Fue la primera jefa de Astronomía en la Oficina de Ciencia Espacial de la NASA y la primera mujer en ocupar un puesto ejecutivo en la agencia espacial norteamericana. El último programa en el que estuvo muy involucrada y que dirigió fue el del telescopio espacial Hubble. Roman estuvo muy involucrada en su primera planificación. Por su contribución, a menudo se le llama la "Madre del Hubble", pero también desempeñó un papel fundamental en la promoción de todo el programa de grandes observatorios de la NASA, que incluyó el Observatorio de Rayos X Chandra, y los ya retirados Observatorio de Rayos Gamma Compton y telescopio espacial Spitzer. Murió en 2018, sin llegar a ver esta maravilla que se bautizó con su nombre.