(12 Septiembre, 2024 - Noirlab-CA) Fotones, neutrinos, rayos cósmicos y ondas gravitacionales son los cuatro mensajeros cósmicod que traen información sobre los fenómenos astronómicos permitiendo estudiarlos desde múltiples perspectivas. Gracias a su avanzada tecnología, la cámara del Observatorio Rubin va a incrementar la cantidad de fuentes de mensajeros múltiples que se conocen, para obtener datos detallados de eventos específicos, localizando estos sucesos para que otros telescopios puedan realizar seguimientos detallados.
Imagen: Los cuatro mensajeros cósmicos: fotones, neutrinos, ondas gravitacionales y rayos cósmicos. Crédito: Noirlab.
La astronomía ha utilizado tradicionalmente los fotones de la luz para obtener información sobre el Universo, pero actualmente ya no es la única forma que los científicos utilizan para estudiar los fenómenos astronómicos. Las partículas subatómicas, como los neutrinos y los rayos cósmicos, además de las ondas gravitacionales —ondulaciones en el tejido del espacio tiempo— son también mensajeros cósmicos que nos traen información. La astronomía multimensaje combina la información de más de una de estas señales para entregar a los investigadores una comprensión más profunda de algunos de los eventos más extremos del Universo. El Observatorio Vera C. Rubin de NSF–DOE, pronto comenzará a contribuir con este campo emergente de la astronomía, mediante el uso de su potente cámara y su amplio campo de visión capaz de encontrar fuentes difusas multi mensajeras y orientar a otros telescopios en la dirección precisa para que realicen observaciones de seguimiento.
La astronomía Multimensaje es una forma mejorada de estudiar los eventos cósmicos que, según las predicciones, emiten más de un tipo de señal, tales como explosiones estelares, agujeros negros alimentándose activamente, y colisiones entre objetos compactos, por mencionar sólo algunos. Cada mensajero trae información única sobre los procesos físicos y las energías involucradas. Cuando una fuente individual es observada utilizando múltiples señales, los datos pueden ser combinados para alcanzar un nivel más profundo de conocimiento. “El resultado es más que la suma de sus partes”, precisó al respecto la profesora asociada de la Universidad de California en Berkeley, Raffaella Margutti, que trabaja en el marco de la colaboración científica de Estrellas Transientes y Variables de LSST.
Además de realizar un gigantesco estudio del cielo nocturno del hemisferio sur conocido como "Investigación del Espacio-Tiempo como Legado para la Posteridad" (LSST, por sus siglas en inglés), Rubin también realizará observaciones a “objetos de oportunidad” en respuesta rápida a las alertas de potenciales fuentes multi mensajeras. Considerado el telescopio con movimiento más rápido en el mundo, Rubin será capaz de apuntar a objetivos específicos en apenas tres minutos. Tales observaciones proporcionarán información crucial sobre las propiedades ópticas de un evento, es decir las longitudes de onda de la luz que puede detectar el ojo humano, lo que a su vez podrá ayudar a observaciones de seguimiento que puedan efectuar otros telescopios.
Sin embargo, para coordinar múltiples telescopios capaces de detectar diferentes tipos de mensajeros, los científicos tienen que saber dónde mirar. Señales como las ondas gravitacionales y los neutrinos pueden indicar a los científicos a qué dirección apuntar, pero para determinar su ubicación exacta es necesario la luz. Aquí es donde Rubin brillará, gracias a que cuenta con la cámara más grande y sensible jamás construida para la astronomía y la astrofísica.
Margutti, cuyos estudios se enfocan específicamente en la búsqueda de contrapartes electromagnéticas (fotones) a los eventos de onda gravitacional, explica que los observatorios de ondas gravitacionales “sólo te pueden decir ‘mira en esta enorme región y busca algo muy difuso’, pero no sabes exactamente dónde buscar”. Además, la distancia a la que los observatorios actuales son capaces de detectar ondas gravitacionales puede ser mucho más lejana que el límite que es posible detectar con fotones, haciendo difícil observar un evento con ambos mensajeros.
Con sus extraordinarias capacidades, Rubin será capaz de ayudar a mitigar ambos problemas: “Rubin gana dos veces”, explica Margutti. “Su gran poder de captación de luz y su habilidad para escanear grandes áreas del cielo hacen que sea muy sensible a señales ópticas débiles, como aquellas que estaríamos esperando de una fuente de onda gravitacional”, concluyó.
Hasta ahora, sólo se ha observado un evento de ondas gravitacionales con varios mensajeros. Se trata de una fusión entre dos estrellas de neutrones que emitió ondas espacio-temporales y fotones a través del cosmos. Otros fenómenos que se prevé emitan más de un mensajero son las fusiones entre agujeros negros y entre éstos y estrellas de neutrones. “Estaría muy emocionada si encontramos fotones provenientes de este tipo de fusiones”, expresó Margutti. “Rubin está en una posición única para confirmar o ampliar los tipos de fusiones que producen luz.” continuó.
La capacidad de Rubin para detectar fuentes difusas también cambiará las reglas del juego para los estudios sobre neutrinos. Al respecto, el becario postdoctoral del Instituto de Tecnología de California Robert Stein, explica que “en la ciencia de neutrinos hay muchos tipos de fuentes posibles, pero los telescopios ópticos actuales sólo son capaces de observar los más inusuales y brillantes”. Basado en el número de neutrinos que llegan a los detectores aquí en la Tierra, los científicos creen que existe una vasta población de fuentes de neutrinos a distintas distancias en todo el Universo. Sin embargo, a causa de los límites de los telescopios actuales, Stein estima que sólo entre un cinco y diez por ciento de ellos también son detectables con fotones. Al ser capaz de observar una gran cantidad de fuentes tenues por primera vez, Rubin podría incrementar en un 50% las fuentes que también emiten fotones.
“La ciencia de los neutrinos está en pañales, por lo que nuestra lista de posibles fuentes aún no está completa. En diez o quince años más probablemente podamos descubrir qué eventos conocidos, son también fuentes de neutrinos”, explicó Stein.
Margutti y Stein confían que el potencial global de Rubin en la era de la astronomía multimensaje lo llevará a descubrir lo inesperado. A medida que cubre vastas zonas del cielo nocturno del hemisferio sur, Rubin irá revelando secretos que aún permanecen ocultos. Según Margutti, “el mejor uso de Rubin es el de una máquina de descubrimientos”, mientras que Stein reafirma esa idea y espera “aprender qué tipos de fuentes nuevas debemos investigar a continuación. Si Rubin pudiera darnos esa claridad, y creo que lo hará, sería increíble”, concluyó.
El Observatorio Rubin es financiado en forma conjunta por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) y la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE/SC). Se trata de un Programa de NOIRLab de NSF, que va a operar a Rubin en conjunto con el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC.
(09 Mayo, 2023 - Noirlab-CA) El Observatorio Vera C. Rubin alcanzó un importante hito en su construcción luego que la estructura de soporte del telescopio ya está en condiciones para recibir una réplica de su espejo de 8,4 metros y los componentes para la Cámara LSST de 3.200 megapíxeles, además de otros dispositivos ópticos críticos.
Imagen: La montura del telescopio ya está en condiciones para recibir una réplica de su espejo de 8,4 metros. Crédito: Noirlab.
El objetivo del Observatorio Rubin es contribuir con las investigaciones sobre la materia y energía oscuras, documentar la dinámica del Universo y otros grandes desafíos de la cosmología.
Cuando el trabajo del Rubin comience en 2025, será el primer observatorio capaz de hacer verdaderas “películas” del cielo nocturno. Para ello tiene el telescopio tiene un diseño especial. Aunque es estructuralmente similar a otros telescopios de la clase de 8 metros, es considerablemente más corto, lo que le da un centro de gravedad mucho más bajo, permitiéndole moverse rápidamente y con mucha precisión de una a otra área del cielo. Esta facilidad de movimientos es esencial para capturar eventos fugaces y transitorios, tales como los estallidos de rayos gamma, los brillantes destellos de las supernovas, los asteroides.
Una de las primeras metas científicas del Rubin consistirá en realizar un estudio del cielo en longitud de onda óptica de una década de duración llamado Investigación del Espacio-Tiempo como Legado. Esta campaña sin precedentes recolectará y procesará más de 20 terabytes de datos cada noche, y más de 10 petabytes anualmente por 10 años, con el objetivo de compilar imágenes compuestas y detalladas del cielo del hemisferio sur.
La estructura del telescopio fue fabricada, ensamblada y probada en la fábrica de UTE/Asturfeito en España. Fue enviada a Chile y su instalación en Cerro Pachón comenzó a fines de 2019. Este proceso incluyó la instalación de los motores de movimiento y los sistemas de servicio, incluyendo kilómetros de cables, tuberías y mangueras que proporcionan electricidad, comunicaciones, aire comprimido y refrigerantes hacia las diferentes partes del telescopio y la cámara.
Durante los últimos meses, el grupo de especialistas de observación del Rubin han probado los hardware y los software integrados para estudiar con qué precisión el telescopio es capaz de apuntar y rastrear. El equipo de Ingeniería de Sistemas del Rubin ha estado muy involucrado en estas y otras campañas de prueba para garantizar que el telescopio cumpla con sus requisitos técnicos y funcione según lo diseñado.
El equipo del Rubin se prepara para la próxima importante fase de integración de sistemas: la instalación de la celda del espejo primario-terciario y el espejo sustituto en la estructura del telescopio.
Luego de más de una década de planificación, desarrollo y construcción, el Observatorio Rubin está en camino de entregar a los astrónomos y al público una visión inimaginable del dinámico y cambiante Universo.
El Observatorio Rubin es una iniciativa conjunta de la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF) y el Departamento de Energía (DOE por sus siglas en inglés). Una vez completada su construcción, el Observatorio Rubin será operado conjuntamente por NOIRLab de NSF y el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del DOE para llevar a cabo el estudio denominado Legacy Survey of Space and Time (Estudio del Espacio y Tiempo como Legado).
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