El último cable del sistema de fibra óptica diseñado y producido por un grupo de científicos brasileños para el telescopio japonés Subaru, instalado en el monte Mauna Kea, en Hawái, arribó por vía aérea a su destino final a principios del mes de junio. Cuando se lo conecte a los dos primeros cables, enviados en 2020 y 2021, el complejo dispondrá de 2.394 fibras ópticas distribuidas en 65 metros (m) de extensión, con microlentes acopladas en sus extremos que harán el papel de ojos diminutos apuntando al cielo. Este subsistema será una parte esencial del espectrógrafo de nueva generación Prime Focus Spectrograph (PFS) –un aparato utilizado para estimar la composición química, la velocidad, la distancia a la que se encuentra y la edad de un astro– construido por un consorcio internacional, que estará operativo a partir del segundo semestre de 2023.
“Cuando el PFS esté funcionando, el Subaru será el telescopio terrestre más avanzado para el estudio de las galaxias y estrellas muy lejanas”, dice el astrofísico Laerte Sodré Júnior, del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP), coordinador del proyecto de fibras ópticas. Así, pues, con el nuevo espectrógrafo, el telescopio japonés, cuyo espejo mide 8,2 m de diámetro, será capaz de observar casi 2.400 objetos astronómicos simultáneamente. “Hasta ahora no hay ningún otro espectrógrafo con esta cantidad de fibras instalado en un telescopio de estas dimensiones”, dice Sodré.
El científico subraya que el espectrógrafo Dark Energy Spectroscopic Instrument (Desi), que comenzó a operar el año pasado y se encuentra instalado en el Observatorio Nacional de Kitt Peak, en Estados Unidos, cuenta con 5.000 fibras ópticas, pero está en un telescopio cuyo espejo es de la mitad del tamaño del Subaru. “Con el Subaru tendremos un campo de visión cuatro veces mayor para escudriñar una región determinada, es decir, la recolección de datos será cuatro veces más rápida. Esos son dos puntos a favor: la calidad óptica y la gran superficie para la recepción de luz”, explica. Cuanta más luz se recibe, proporcional a la superficie, más rápida y eficiente es la recolección de datos, aumentando la capacidad de observación de objetos más débiles. El Subaru cuenta con una de las cámaras digitales más grandes del mundo, la denominada Hyper Suprime-Cam (HSC), una tecnología clave para el diseño de mapas cósmicos que capta un área nueve veces mayor que la de la luna llena con una resolución de 870 megapíxeles.
Julie Thurston Photography / Getty ImagesEl telescopio Subaru, en la cumbre del monte Mauna Kea, en HawáiJulie Thurston Photography / Getty Images
Para los próximos cinco años está contemplado que el PFS sea compartido por los científicos que participaron en la construcción del aparato –en el marco del consorcio internacional integrado por Japón, Brasil, Alemania, Estados Unidos y China– para recabar millones de datos sobre la cosmología, la evolución y la arqueología de las galaxias. En la práctica, esto hará posible el estudio de la naturaleza de la materia oscura y la búsqueda de otras pistas acerca de la formación de la propia Vía Láctea, por ejemplo. “Varios estudios apuntan que, en el curso de su evolución, la Vía Láctea fue engullendo otras galaxias enanas que funcionaban como satélites. El PFS nos ayudará a desentrañar cuándo se formaron las galaxias enanas y a entender mejor la historia de nuestra propia galaxia”, dice el astrofísico.
A lo largo de 12 años de trabajo, alrededor de 30 investigadores, ingenieros y técnicos del IAG, del Laboratorio Nacional de Astrofísica (LNA) y de la empresa Oliveira Instrumentação Óptica (OIO), los dos últimos de Minas Gerais, participaron en el diseño y desarrollo de los componentes del sistema óptico, al que se le dio el nombre de Foccos (acrónimo de cable de fibra óptica y sistema de conexión). Ellos desarrollaron tres cables con 42 módulos de fibra óptica y conectores adaptados que permiten el mantenimiento mediante puntos de acople y desacople. Los cables estarán conectados a los tres brazos de los cuatro módulos del espectrógrafo, cuyas cámaras realizan lecturas en el espectro del azul, rojo e infrarrojo.
En Hawái, una vez cumplida la fase de prueba de las últimas piezas, el Foccos será incorporado completamente al llamado foco primario del PFS, la zona que recibe la luz reflejada por el espejo de 8 m: el sistema de fibras ópticas funcionará como canalizador de la luz captada. Los módulos se instalarán en 57 dispositivos rotativos que permitirán el reposicionamiento de las fibras apuntando al objeto observado, garantizando mayor precisión en la calidad de los datos obtenidos.
LNA / MCTIEl sistema de fibras ópticas desarrollado en BrasilLNA / MCTI
“El PFS se hará realidad casi 20 años después de la primera propuesta para construirlo”, dice Sodré. Inicialmente, el espectrógrafo fue pensado para el telescopio Gemini, también situado en el Mauna Kea, pero, según el investigador, el proyecto inicial se canceló por falta de fondos. Fue entonces cuando la Universidad de Tokio se mostró interesada en el PFS para equipar al Subaru. El presupuesto del Foccus se estima en unos 5 millones de dólares, 1 millón de los cuales fue invertido por la FAPESP a través de un proyecto temático y becas, casi 100.000 reales fueron aportados por el Consejo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico (CNPq) y el resto representa los sueldos de los últimos 10 años de los miembros del equipo.
Para el físico Luiz Vitor de Souza Filho, del Instituto de Física de São Carlos (IFSC) de la USP y presidente del consejo de cooperación científica internacional que coordina las tareas del Cherenkov Telescope Array (CTA), quien no participó del proyecto del PFS, en los últimos 20 años Brasil ha mejorado sus capacidades en materia de instrumentación astronómica. “Como resultado de ello, vemos un aumento de la participación del país en las investigaciones y descubrimientos en esta área. Tenemos acceso a datos de interés, lo que no era posible antes de asociarnos en la construcción de grandes instrumentos”, analiza.
Asimismo, el físico hace hincapié en los avances en tecnología e innovación. “Proyectos como el PFS operan en la frontera de nuestro desarrollo tecnológico, con instrumentos ópticos, micromotores para movimientos de precisión y sensores, entre otros, que constituyen un reto para la industria nacional”, dice.
“Lo que se descubra en nuestras investigaciones podría afectarnos dentro de un siglo, pero la instrumentación impulsa un impacto inmediato en la formación de competencias”, evalúa Souza Filho. Para él, hay tres proyectos de gran importancia para los próximos 30 años: el PFS, el Telescopio Gigante de Magallanes (GMT), que se está construyendo en Chile, y el propio CTA, que él coordina. “Ahora nuestro desafío consiste en mantener a largo plazo el grupo de investigadores, ingenieros y técnicos”, dice Sodré, quien también coordina el GMT.
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