Al final de la construcción de tres telescopios gigantes, pueden cambiar completamente la astrofísica moderna.
Imagen generada por computadora del " Telescopio de Magallanes Gigantes ", uno de los tres "telescopios extremadamente grandes", que se espera que se complete en los próximos 10 años. Serán lo suficientemente grandes como para considerar los primeros objetos del Universo.Los secretos más antiguos y mejor guardados del Universo, desde la materia oscura hasta la forma del Universo justo después del Big Bang, se pueden revelar pronto; después de todo, se están construyendo tres "telescopios extremadamente grandes", cuya magnitud excederá el tamaño de una cancha de baloncesto.
Los científicos esperan que estos telescopios, que se espera que se completen en los próximos diez años, los ayuden a ver el Universo temprano, pasando de un estado uniforme, caliente y opaco a uno frío y estructurado, en el que la materia comienza a concentrarse dentro de los objetos y libera luz al enviarla al viajes espaciales
“Estamos hablando del intervalo de 100 millones a 500 millones de años después del comienzo del Universo; Las primeras estrellas, elementos químicos, agujeros negros y otras cosas exóticas aparecieron por primera vez en este momento ", dijo Gerry Gilmore, astrónomo de la Universidad de Cambridge.
Los enormes telescopios miran hacia atrás en el tiempo a la primera luz emitida por los objetos. Poco después del Big Bang, el Universo se hinchó como la superficie de una pelota, y algunos lugares estaban tan lejos de nosotros que sus primeros destellos de luz llegaron solo ahora. Si miras esta luz, puedes descubrir la estructura y la composición química de los primeros objetos del Universo, que, como vagas fotografías tomadas por el Telescopio Espacial, los insinúan. Hubble, formado mucho antes de lo que predicen las teorías. Mejorar las observaciones puede conducir a nuevas teorías sobre el nacimiento y la evolución del universo, dice Gilmore.
Imagen generada por computadora del "Telescopio extremadamente grande europeo" en el desierto de Atacama, Chile. El E-ELT de 39.3 metros será el más grande de los tres telescopios de próxima generación.Nuevos telescopios con un costo de $ 900 millones a $ 1,6 mil millones cada uno, el
telescopio gigante de Magallanes (GMT), un
telescopio de treinta metros (TMT) y el
telescopio europeo extremadamente grande (E-ELT): los diámetros de espejos segmentados que alcanzan los 24,5 m, 30 m y 39,3 m, respectivamente, superarán significativamente los telescopios modernos (el diámetro del espejo del más grande de los telescopios existentes es de 10,4 m). Su potencia superará a la moderna entre 5 y 200 veces, dependiendo del telescopio y la tarea.
Las universidades, las agencias gubernamentales y otras organizaciones científicas de todo el mundo están financiando sus proyectos elegidos a cambio de la posibilidad de utilizar el telescopio en el futuro, explica Patrick McCarthy, astrónomo de
los Observatorios del Instituto Carnegie en California y director del proyecto GMT. Y la posesión de una parte del tiempo de uso afectará bien la reputación de la institución en el futuro, como dicen los astrónomos que no están asociados con estos proyectos. "Si no tiene esa oportunidad, tendrá que encontrar algo propio para mantenerse al día con la competencia", dijo McCarthy.
Tres proyectos continúan buscando inversores y se acercan gradualmente a las primeras etapas de la construcción. Los ingenieros del motor de turbina de gas nivelaron la superficie de una montaña en Chile y terminaron de montar cuatro de los siete espejos. Los proyectos TMT y E-ELT (que se construirán en Hawai y Chile, respectivamente) hacen espejos de prueba. Los tres grupos comenzaron a desarrollar herramientas.
Programas de construcción similares deberían conducir a competencias, pero sin embargo, aunque cada telescopio se jacta de sus características únicas, no se trata de quién encenderá primero. "Hay espacio para muchos descubrimientos a nuestro alrededor, así que si llegas tres años tarde, no significará que has perdido mil millones de dólares", dijo David Silva, director del
Observatorio Astronómico Óptico Nacional en Tucson, Arizona. Está financiado por la National Science Foundation, que está en conversaciones con TMT sobre una posible colaboración.
Imagen del sistema planetario HR8799 con una estrella y cuatro planetas ubicados a 129 años luz de nosotros, obtenida por el Observatorio Keck en Hawai.Los telescopios serán lo suficientemente potentes como para presenciar personalmente el desorden y la aglomeración de otros mundos. "Acabamos de tocar un campo de la ciencia como el estudio de los exoplanetas, y florecerá violentamente con la llegada de estos telescopios", dice Roger Angel, un astrónomo de la Universidad de Arizona que supervisa la fabricación de espejos para GMT.
Los telescopios rastrearán los cambios de espectro relacionados con los cambios estacionales, y por lo tanto la atmósfera activa, de los planetas que siguen órbitas alrededor de otras estrellas. Incluso pueden provocar signos químicos de la existencia de vida extraterrestre. "Esperamos que los signos bioquímicos de la vida extraterrestre sean bastante universales", dice McCarthy. Luego, a medida que el rover Curiosity busca tales signos, profundizando en el suelo marciano, "haremos lo mismo para los planetas extrasolares, pero utilizando de forma remota la espectroscopía", explica.
La capacidad de observar la formación de una galaxia y cómo se acumula la materia en el espacio ayudará a revelar las propiedades de las partículas de materia oscura, una sustancia invisible que constituye el 84% de toda la materia en el universo.
Observando los lugares más extremos del Universo, los bordes de los agujeros negros supermasivos, los científicos planean verificar las leyes de la relatividad general y la mecánica cuántica con una precisión sin precedentes. "Buscaremos la radiación que emana de la aniquilación de estrellas en el proceso de absorción por un agujero negro", dijo Gilmore. "La forma en que irán los fotones, a intervalos constantes o en grupos, nos informará sobre la estructura del espacio-tiempo alrededor de los agujeros negros". Anteriormente, tales observaciones no eran posibles, "porque se necesita ver muy claramente el agujero negro, y para que esto tenga una resolución extremadamente grande".
Los telescopios modernos cuentan con ópticas adaptativas láser para eliminar el desenfoque de la imagen debido a la atmósfera.Los futuros diseños de telescopios se basan en una tecnología llamada óptica adaptativa, que elimina las distorsiones que sufre la luz en la turbulencia de la atmósfera terrestre. "Usas un láser para dibujar una estrella artificial en el cielo, y luego los usas como base para detectar turbulencias en la línea de visión del telescopio", explica Silva. Docenas de veces por segundo se utilizan mediciones de turbulencia para mover miles de actuadores conectados a espejos flexibles en el telescopio, cambiando su forma y anulando las distorsiones atmosféricas. La óptica adaptativa ya se usa en pequeños observatorios, incluidos los telescopios Keck de 10 metros en Hawai. La tarea de adaptar dicha tecnología para telescopios de 2 a 4 veces más grandes en diámetro "está a la vanguardia de la computación en tiempo real", dijo Silva.
Si la tecnología funciona como debería, GMT, TMT y E-ELT distinguirán entre la luz óptica y la del infrarrojo cercano, los tipos más comunes de radiación electromagnética en el Universo, como si estuvieran en órbita.
El telescopio espacial James Webb , que entrará en órbita en 2018 con una misión de cinco años por valor de $ 8 mil millones, complementará el trabajo de estos observatorios, con una mayor sensibilidad en las regiones del infrarrojo medio y lejano. Pero los telescopios espaciales suelen ser más pequeños, más caros y menos vivos.
"No será sorprendente que el tiempo de funcionamiento científico productivo de estos telescopios sea de 50 años", dijo Silva.
Y durante este tiempo, tres telescopios pueden cambiar el campo de la astronomía, la física y la cosmología. Además de los experimentos planificados, los científicos esperan ver algunas sorpresas imprevistas que cambian los paradigmas, como en la generación anterior, los telescopios de 4 metros descubrieron que una sustancia misteriosa llamada energía oscura domina en el Universo. Después del lanzamiento de los nuevos telescopios, dice McCarthy, "por un tiempo solo miraremos cuidadosamente un tramo de cielo vacío y veremos lo que nadie ha visto antes".