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Ciencia

En buena compañía

El telescopio Soar entra en funcionamiento. De esta manera, Brasil se pone a la par de los mayores centros de observación del mundo

Alexandre Soares de Oliveira se fue a vivir a Chile hace dos semanas con su esposa y su hijo de 3 años. Tomará parte -junto a su colega Eduardo Cypriano, también casado, pero sin hijos, quien embarcó rumbo al mismo destino antes, en enero- del equipo brasileño de apoyo del Soar, un telescopio financiado por instituciones brasileñas y estadounidenses que empezará a funcionar este mismo mes. El artefacto, que aún se encuentra en fase experimental, está instalado en la cima de una montaña situada en los Andes chilenos, a 2.701 metros de altura, allí donde comienza el desierto de Atacama, y demandó diez años de proyecto y construcción.

Estos dos jóvenes físicos -Oliveira tiene 34 años, y Cypriano, 30- saben que están metidos en un proyecto histórico, que representa un notable salto de calidad para la investigación astrofísica brasileña. En dos o tres meses más, cuando se encuentre en operación, el Soar -sigla de Southern Observatory for Astrophysical Research u Observatorio del Sur para Investigaciones Astrofísicas- suministrará imágenes mucho más precisas y abundantes que las obtenidas hasta ahora por los instrumentos en uso en Brasil con el fin de estudiar el Universo.

Provisto de un espejo principal de 4,2 metros de diámetro, el Soar será 1.600 veces más potente que el mayor telescopio brasileño, que tiene un espejo de 1,60 m de diámetro, y que se encuentra en operación desde febrero de 1981 en el Observatorio de Pico dos Dias, emplazado en la localidad de Brasópolis, Minas Gerais, a 1.860 metros de altitud. Al margen de eliminar el desfase de la instrumentación básica para la investigación en el área en Brasil, que se prorrogaba desde hacía diez años, el Soar catapulta al país literalmente al sitial de los mayores centros de observación astronómica a escala mundial.

A una distancia de 400 metros, en la misma montaña, el Cerro Pachón, se encuentra emplazada una de las unidades del Observatorio Gemini, con uno de los más potentes telescopios del mundo, que empezó a operar hace casi tres años como resultado de un acuerdo entre siete países, Brasil inclusive con una participación discreta, que le da derecho como máximo a 17 noches de observación por año. De esa montaña de suelo pedregoso y nula vegetación, y al menos algunos días del año cubierta de nieve, se puede ver también, a unos 15 kilómetros al noroeste, el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO), administrado por Estados Unidos y dotado de casi una decena de telescopios -el mayor de éstos es del mismo porte que el Soar, pero tiene recursos tecnológicos de hace 40 años.

El telescopio que será inaugurado el día 17 de este mes, en una ceremonia que contará con la presencia de cien convidados, se iguala también en muchos aspectos a los telescopios espaciales: su espejo es casi dos veces mayor que el del Hubble y la imagen tiene una calidad equivalente. Mediante la acción de un conjunto de espejos complementarios, el Soar eliminará las distorsiones de luz provocadas por la atmósfera terrestre, de las cuales el Hubble logra escapar por estar en el espacio en su órbita ubicada a 500 kilómetros de la Tierra -una ventaja obtenida a un costo de alrededor de 2 mil millones de dólares.

El Soar, por supuesto, costó bastante menos: 28 millones de dólares. Brasil contribuyó con 12 millones de dólares, que fueron aportados por el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq), que destinó 10 millones de dólares al proyecto, y la FAPESP, que participó con 2 millones de dólares. Como resultado de esa participación en los costos, los investigadores brasileños tendrán derecho a un 34% de tiempo de uso, el equivalente a 127 noches por año de observación en un cielo casi siempre claro, seco y limpio -otra ventaja con relación a los tres telescopios de Pico dos Dias, sujetos a lluvias frecuentes durante el verano.

Los otros tres socios son estadounidenses: la National Optical Astronomy Observatories (Noao) -la misma institución responsable del observatorio vecino de Cerro Tololo-, que tendrá el 33% de tiempo de uso en el Soar, la Universidad de Carolina del Norte (UCN), con un 16% del tiempo, y la Universidad del Estado de Michigan (MSU), con un 14%. Cada participante donará un 10% de su tiempo a los astrónomos de Chile a cambio de la cesión del territorio, tal como es común hacerlo en la casi una decena de telescopios extranjeros construidos en los Andes.

Instrumentos complementarios
“Con la entrada en actividad del Soar y el acceso al Gemini, la comunidad científica brasileña contará con una gama de instrumentos que harán posible la integración y la complementación de los proyectos de investigación”, dice Albert Bruch, director del Laboratorio Nacional de Astrofísica (LNA), la institución encargada de la administración de los tres telescopios de Brasópolis, que también administra la participación brasileña en el Gemini y en el Soar. El Observatorio de Pico dos Dias, que ayudó a sentar las bases de la astrofísica brasileña, tal como asevera Brush, no será dejado de lado: “Pues tendremos que utilizar todos los telescopios para satisfacer las necesidades de la investigación astronómica hecha en Brasil”.

El Soar, construido para atender los requerimientos de alrededor de 200 grupos brasileños de investigación en astrofísica asentados en las universidades de São Paulo, Río de Janeiro, Río Grande do Sul, Minas Gerais, Santa Catarina, Bahía, Río Grande do Norte, Espírito Santo y Paraná, al que Bruch define como “un salto cuántico en la investigación brasileña”, escudriñará el cielo en la banda de luz visible hasta el comienzo del infrarrojo, en longitudes de onda de entre 6 mil y 22 mil angstrons (1 angstron corresponde a una decimamilmillonésima parte de un metro).

Y será bastante útil; en primer lugar, para el estudio del origen de las estrellas, de las galaxias y del propio Universo. Deberá ser usado también en la investigación referente a los agujero negros -cuerpos celestes que se comportan como arquetipos de monstruos hambrientos, capaces de devorar todo lo que encuentran, incluso la luz. Investigados intensamente por equipos de Río Grande do Sul, São Paulo y Santa Catarina, éstos parecen ser más numerosos de lo que se creía y capaces incluso de influir en el destino de las galaxias (lea en Pesquisa FAPESP nº 96, edición de febrero de 2004).

Otro probable tema de trabajo son las lentes gravitacionales, tal como se denomina a las galaxias que desvían la luz emitida por otras galaxias aún más distantes. Solamente después de conocerse el efecto de las lentes gravitacionales se puede determinar con precisión el origen de las distorsiones de la luz que llega a la Tierra.Pero el nuevo telescopio será especialmente útil en investigaciones que requieran la realización de observaciones continuas o de una amplia área del cielo y en proyectos de gran porte, como por ejemplo el relevamiento de estrellas o de galaxias de una región, independientemente del tipo al cual pertenezcan.

El Gemini, constituido por dos telescopios más potentes, con espejos de 8,1 metros -uno emplazado en Chile y otro en Hawai, a 4.220 metros de altura-, va a complementar las investigaciones, pero difícilmente permita hacer observaciones repetitivas o abarcativas, pues su tiempo es dividido por equipos de los siete países que financiaron su construcción: Estados Unidos, Reino Unido, Canadá, Chile, Australia, Argentina y Brasil.

Hoy en día es común que una misma investigación requiera del uso de más de un telescopio. Solamente fue posible descubrir la estrella de menor cantidad de elementos químicos con masa mayor que la del hidrógeno o el helio -la más antigua hallada hasta ahora, de entre 12 y 15 mil millones de años- porque un equipo multinacional de investigadores, entre los cuales se encontraba la brasileña Silvia Rossi, trabajó con cuatro telescopios ubicados en Estados Unidos, Chile y Australia (lea en Pesquisa FAPESP nº 83, edición de enero de 2003). “Las observaciones hechas mediante telescopios con espejos de 2,2 ó 4 metros seleccionan objetivos para la concreción de observaciones más detalladas con telescopios mayores, cuya noche de observación es concurrida y cara, como es el caso del VLT (Very Large Telescope, con sede en Chile) o el del Gemini”, comenta Silvia.

Orgullo y estrés
“Ascendimos a la primera división en la investigación mundial. Hasta ahora teníamos excelentes jugadores, pero permanecíamos en la B”, conmemora el astrofísico João Evangelista Steiner, investigador de la Universidad de São Paulo (USP) y presidente del Consorcio y del Consejo Directivo del Soar. La palabra es ésa precisamente: conmemoración, pues Steiner participó en la elaboración del proyecto del telescopio en 1993; “desde las primeras ideas”, como él mismo dice. Poco más de una década más tarde, a los 54 años, después de ayudar a vencer las dificultades de logística, de proyecto y de contratación de empresas y equipos, Steiner no oculta ahora su satisfacción y su orgullo al ver el proyecto finalmente concluido.

“Construir un telescopio como éste”, dice Steiner, “es una experiencia única en la vida”. Pero, por supuesto, eso tuvo su precio. En marzo de 1999 las obras del Soar aún estaban a medias, y eso, que él caracteriza como “una cantidad indescriptible de problemas”, corroyó su habitual paciencia y lo llevó al hospital, víctima de un severo cuadro de estrés.En 1993, cuando su salud aún estaba en buenas condiciones, Steiner fue el representante brasileño en el proyecto Gemini, en una reunión realizada en Tucson, Arizona, Estados Unidos.

En uno de los intervalos, Steiner le comentó a la astrofísica Sidney Wolff, que estaba allí en nombre del Noao, su idea de construir otro telescopio, de manera tal de no permitir que la investigación brasileña quedase rezagada. “El Observatorio de Pico dos Dias era el pie, y el Gemini la cima, pero faltaba el cuerpo, aquella parte que atendiese las demandas futuras de la investigación en Brasil”, comenta Steiner. “No sería posible sostener los programas de posgrado en el largo plazo únicamente con esos telescopios.”

A Sidney la idea le pareció interesante. La investigadora ya había hecho un proyecto similar con una universidad estadounidense, pero no había avanzado. De regreso a Brasil, Steiner esgrimió sus argumentos para convencer a las agencias de financiamiento acerca de la importancia de ese nuevo telescopio para la investigación brasileña.

“No retomamos proyectos preexistentes, sino que definimos uno nuevo con base en las necesidades de los grupos de investigación existentes en Brasil y los socios estadounidenses lo aceptaron, ya que también era acorde con lo que ellos pretendían “, dice Steiner. “No resignamos nada en el diseño del proyecto”. Una vez aprobados el anteproyecto y los pedidos de financiación, se dio inicio a la construcción, a finales de 1997. La primera tarea consistía entonces en preparar el terreno -algo por cierto no muy sencillo por tratarse de la cúspide de una montaña, ubicada a 80 kilómetros de La Serena, la ciudad más cercana a orillas del océano Pacífico, con un aeropuerto propio y vuelos diarios a Santiago, la capital chilena.

En el transcurso de un año, los tractores cortaron la punta del cono, removieron 13 mil metros cúbicos de piedra y crearon un área plana de 3.600 metros cuadrados. Allí cobró forma la construcción, con el telescopio y las salas de control dotada de paredes de acero -por cierto: acero brasileño- con el fin de evitar la interferencia de las fuentes de calor sobre la luz proveniente de las estrellas y, al mismo tiempo, resistir a la variación de temperatura, que en el lugar oscila entre los 25 ºC bajo cero y los 30 ºC, y también para resguardarse de los terremotos. Sobre la estructura metálica se asentó un anillo de 20 metros de diámetro y 50 toneladas de peso fabricado por la firma Santin, de Piracicaba, interior paulista, mecanizado en la empresa Metalúrgica Atlas de la capital paulista y transportado hasta lo alto de Cerro Pachón en partes, en un solo viaje llevado a cabo en cuatro semirremolques.

Sobre ese anillo se depositó cuidadosamente la cúpula -o el domo- mediante grúas. Dicha cúpula es una semiesfera de 14 metros de altura cuya producción estuvo bajo la coordinación de la empresa Equatorial, de São José dos Campos, también interior de São Paulo. El último jueves de febrero, dos días después de Carnaval, se colocó sobre otra estructura metálica -debajo de la cúpula- el espejo principal de 4,2 metros de diámetro y sólo 10 centímetros de espesor, fabricado y pulido en Estados Unidos. Es una pieza fascinante. Es casi perfectamente liso y tiene la forma de una gigantesca lente de contacto. Su rugosidad es tan insignificante que, si se lo estirase a punto de tal de quedar con un área equivalente a la de todo Brasil, la mayor elevación no tendría más de 2 centímetros.

El espejo principal del Soar es así de fino para evitar que las dilataciones y contracciones del vidrio puedan interferir en la luz proveniente de las estrellas, un problema común en otros espejos de telescopios, algunos de los cuales tienen hasta medio metro de espesor. Al ser tan fino es flexible, otra característica igualmente indeseable, pero en este caso esto es sorteado mediante la colocación de 220 apoyos -o actuadores- sobre los cuales descansa tan delicada pieza de vidrio. Los apoyos tienen por objeto mantener con admirable precisión la forma ideal del espejo: lo máximo que cada uno de esos puntos puede moverse equivale a cien millonésimas del espesor de un cabello.

Este espejo funcionará en conjunto con otros dos, que pueden ser ajustados para lograr una mejor calidad de imagen, mediante un mecanismo conocido como óptica activa. Existen también otros dos espejos complementarios, capaces de corregir la luz estelar de las distorsiones generadas por la atmósfera terrestre. Mediante este segundo juego de espejos -la llamada óptica adaptativa, empleada en otros telescopios, como es el caso del Gemini- se pretende lograr la misma calidad de imagen que la que se consigue en el Hubble, que escapa a la interferencia de la atmósfera, por la sencilla razón de estar en órbita en el espacio.

A partir del año que viene, el Soar contará también con un aparato que descompone y analiza la luz -un espectrógrafo-, que se encuentra en construcción a cargo de un equipo de la USP y del LNA en el marco de un proyecto temático coordinado por Beatriz Barbuy y apoyado por la FAPESP, con un financiamiento de alrededor de un millón de dólares.

De acuerdo con datos de este proyecto, llevado a cabo bajo la responsabilidad técnica de Jacques Lepine, director del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas (IAG) de la USP, la versión final de este espectrógrafo -cuyo prototipo se encuentra en operación desde el año pasado en Pico dos Dias- tendrá alrededor de 1.300 puntos de captación constituidos de fibra óptica, que cada instante mostrarán las variaciones de cada frecuencia de luz de galaxias, aglomerados de galaxias y nebulosas, entre otros objetos astronómicos.

Cuando lo imprevisible surge a la vista
Las primeras imágenes del Soar servirán solamente para ajustar los instrumentos, los espejos y los programas de computadora -el llamado comisionamiento, actividad en la cual trabajarán los dos brasileños que están apostados allí, además de brindar apoyo a los equipos que lleguen y, en la medida de lo posible, abocarse a sus propias investigaciones. Recién dentro de dos o tres meses el observatorio empezará a abocarse directamente a los proyectos de investigación; esto siguiendo una programación que debe ser definida por el LNA con base en las solicitudes de los físicos. De acuerdo con Bruch, el Soar contemplará anualmente alrededor de 50 proyectos, la mitad del volumen de trabajo que se lleva a cabo en Pico dos Dias, mientras que en el Gemini están en marcha alrededor de 15 proyectos de investigadores brasileños.

Para Steiner, el Soar representa la perspectiva de expandir la producción científica brasileña, especialmente en lo que se refiere al apartado calidad. Brasil responde actualmente por el 2% de la investigación astrofísica hecha en el mundo. Eso es el equivalente a 250 artículos. Pero existe algo más atractivo aún: la perspectiva de descubrir algo que ni siquiera se haya imaginado aún. “Estamos ante lo imprevisible”, dice Steiner, “sin la menor idea de lo puede surgir; y algo generalmente surge cuando un telescopio con nuevas tecnologías empieza a funcionar.”

El Proyecto
Telescopio Soar
Modalidad
Proyecto Especial
Coordinador
João Steiner – IAG/ USP
Inversión
US$ 10 millones (CNPq) y US$ 2 millones (FAPESP)

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