El ojo de águila de los astrofísicos

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Al comienzo del siglo XX, los astrónomos pensaban que la Vía Láctea era todo el universo, un oasis de gas, polvo y estrellas en medio del vacío. En 1924, Edwin P. Hubble usó un telescopio situado en el Monte Wilson, cerca de Los Ángeles, para demostrar que existen muchas galaxias y que el universo se está expandiendo. Hoy es muy difícil realizar observaciones astronómicas desde Monte Wilson debido a la contaminación lumínica. Para evitarla, los observatorios astronómicos actualmente se construyen en sitios remotos. Sin embargo, incluso ahí, hay algo de lo que no se puede escapar: la atmósfera. Para poder hacerlo, se puso en órbita, hace hoy 30 años, un telescopio espacial, bautizado Hubble en honor del científico cuyas observaciones cambiaron nuestra percepción del universo.

¿Por qué es interesante lanzar un telescopio fuera de la atmósfera? Básicamente por 2 motivos. El primero tiene que ver con una canción infantil. Si miran las estrellas verán que su brillo no es constante, varía ligeramente, titilan. Esto es debido a que las turbulencias del aire en la atmósfera desvían la luz en diferentes direcciones. Estas desviaciones son muy pequeñas, pero suficientes para transformar imágenes nítidas en algo más borrosas, lo que impide estudiar los detalles de estrellas y galaxias. Ese efecto, que llamamos seeing, es el mismo que explica la visión borrosa sobre el asfalto caliente.

El segundo motivo es que la atmósfera, afortunadamente, nos protege de la radiación dañina más energética, los rayos-X (que la atmósfera bloquea al 100%) y los rayos ultravioleta (recibimos un 20% de rayos UVA y UVB del Sol para ponernos morenos), pero también nos impide observar las estrellas recién nacidas o el gas que baña los cúmulos de galaxias, entre otras muchas cosas. Afortunadamente, la atmósfera deja pasar la mayor parte de la luz en el visible, un 80%. Sin embargo, todavía nos roba un 20%, porcentaje importante cuando tratamos de estudiar galaxias muy lejanas, 500 millones de veces más débiles que lo que el ojo puede percibir. Por otro lado, realizar observaciones en el infrarrojo desde la Tierra es muy difícil, ya que todos los objetos y nosotros mismos, por tener una cierta temperatura, emitimos bastante luz (comparado con un astro) en este rango de frecuencias. El espacio exterior, sin embargo, es un lugar frío, donde no tenemos este tipo de contaminación.

Seguramente Galileo, al que comúnmente se le atribuye su invención, no pensó que 400 años después se lanzaría un telescopio al espacio. Así funciona la ciencia básica, y se necesitaba mucha (como la Ley de Gravitación Universal de Newton, el descubrimiento de luz ultravioleta de Ritter, trabajos sobre turbulencia en fluidos de Reynolds,…) para justificar la necesidad, diseñar y operar un telescopio espacial.

En los 30 años de operaciones del Hubble, el doble de lo previsto, se han realizado más de 1.4 millones de observaciones, facilitando innumerables descubrimientos excepcionales

En 1923, Hermann Oberth publicó un trabajo sobre las ventajas de un telescopio en órbita. Pero no era técnicamente viable en esa época, por lo que muy pocos se lo tomaron en serio. Durante las dos décadas que siguieron a la Segunda Guerra Mundial, la astronomía en el espacio comenzó a desarrollarse. La primera idea solvente sobre lanzar un telescopio al espacio parece que proviene de una de las figuras clave, a la vez que controvertida, de la carrera espacial: Wernher von Braun. Este ingeniero, líder del desarrollo del cohete V2, usado como primer misil balístico por los nazis, fue trasladado a Estados Unidos en secreto en 1945 y empezó a trabajar para el ejército. von Braun era un aficionado a la astronomía y el impulsor de que estos cohetes realizaran las primeras observaciones en el espacio (aparte de su uso militar).

En la siguiente década se formó un comité para estudiar un proyecto tan ambicioso, que iba a costar 500 millones de dólares. Comparativamente, el programa Apollo que llevó el hombre a la Luna costó 50 veces más. En 1977, el congreso americano autorizó el comienzo de la construcción de un telescopio espacial, con colaboración de la Agencia Espacial Europea (ESA).

El telescopio espacial Hubble, cuyas siglas son HST, se iba a lanzar originalmente en 1985. Algunos retrasos, típicos en proyectos espaciales, llevaron el lanzamiento a 1986. Y en ese año la tragedia del transbordador espacial Challenger paró la puesta en órbita durante 4 años. Pero el 24 de abril de 1990, hace hoy justo 30 años, el Discovery despegó con el Hubble a bordo, liberándolo al día siguiente a 600 kilómetros por encima de la superficie terrestre. Hasta ese momento, el coste de la misión había sido 4700 millones de dólares, 20 veces más de lo previsto. La leyenda dice que el ejército americano tenía ya en ese momento varios “hubbles” mirando hacia la Tierra.

El Hubble descubrió la galaxia más lejana, cuya luz ha viajado durante más de 13.400 millones de años y nos da información de cómo era el universo cuando tenía tan solo un 3% de su edad actual

En los 30 años de operaciones del Hubble, el doble de lo previsto, se han realizado más de 1.4 millones de observaciones, facilitando innumerables descubrimientos excepcionales. Por ejemplo, el Hubble descubrió la galaxia más lejana, cuya luz ha viajado durante más de 13.400 millones de años y nos da información de cómo era el universo cuando tenía tan solo un 3% de su edad actual. HST realizó las primeras medidas de la composición atmosférica de planetas extrasolares, identificando sodio, oxígeno, carbono, vapor de agua,… También ha ayudado a determinar la velocidad de expansión del universo y cómo esa velocidad está aumentando. Además, el Hubble nos ha proporcionado imágenes espectaculares bautizadas con nombres tan sugerentes como “los pilares de la creación”, “las galaxias de los ratones”, “la nebulosa de la mariposa”, y otras menos atractivas pero tremendamente interesantes como lentes gravitatorias, cefeidas o cruces de Einstein.

El Hubble es capaz de capturar la luz en el visible, el ultravioleta y una parte del infrarrojo cercano. Sin embargo, si queremos explorar las fronteras del universo y nuevos mundos necesitamos observar en frecuencias más bajas, en el infrarrojo medio. Y para eso ya llevamos 10000 millones de dólares gastados en el que se llamó “telescopio espacial de nueva generación” en la época del lanzamiento del Hubble, bautizado James Webb Space Telescope (JWST) posteriormente. El JWST se lanzará en 2021, tras casi 30 años de desarrollo, si un virus nos deja. Por ahora, seguiremos disfrutando del mejor ojo que tenemos para estudiar y maravillarnos del cosmos, el Hubble.

Pablo G. Pérez González es investigador del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA).

Patricia Sánchez Blázquez es profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM).

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre «vacío cósmico» hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de 1 átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo.

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