DESI5.000 ojos para explicar la misteriosa energía oscura que acelera la expansión del Universo

Los astrónomos llaman primera luz a la primera observación real de un nuevo telescopio o de un nuevo instrumento en un telescopio. Es una ocasión histórica para cada proyecto astronómico y ese fue el caso el 23 de octubre de uno de los proyectos más ambiciosos y multinacionales de los últimos tiempos, llamado DESI, tras 10 años de preparativos y calibraciones del instrumento que todavía no han terminado. El objetivo final, llegar a conocer la energía oscura, que representa según el modelo actual nada menos que las dos terceras partes del Universo y que, aparte de considerarse el factor que acelera la expansión de éste, es un completo misterio.

Las cifras de DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) son grandes y llamativas. Representan lo último en la nueva ola de la astronomía mundial, guiada por las enormes cantidades de datos a obtener y procesar, y la robotización que permite obtenerlos. Por lo pronto, participan unas 75 instituciones que representan a unos 500 investigadores de 13 países, entre ellas varias españolas con una contribución importante. Lidera el proyecto el laboratorio nacional Lawrence Berkeley (LBNL) de Estados Unidos.

El instrumento se ha instalado en un telescopio ya existente de tamaño medio (4 metros) en el Observatorio Kitt Peak de Arizona (Estados Unidos) y consta en su plano focal de 5.000 receptores u ojos de fibra óptica, que a lo largo de cinco años observarán un tercio del cielo, representado por 35 millones de galaxias, 10 millones de estrellas y 2,4 millones de cuásares, entre otros objetos celestes. A una escala nunca alcanzada antes, el instrumento se remontará en el tiempo hasta los primeros miles de millones de años de la historia (hasta hace 11.000 millones de años) y lo hará automática y repetidamente. Cada 20 minutos 5.000 robots apuntarán cada uno de los ojos según la programación establecida para obtener la distribución en colores de la luz recogida y así conocer la distancia a cada objeto observado. Al final se obtendrá el mapa en tres dimensiones más preciso de la historia.

"DESI supone un avance dramático en el ritmo de adquisición de datos sobre la expansión del Universo, utilizando las medidas de velocidad de las galaxias", explica Carlos Allende, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), quien subraya: "Estas medidas se empezaron haciendo de una en una y ahora podemos hacerlas de 1.000 en 1.000, pero con DESI avanzaremos de 5.000 en 5.000 gracias a su posicionador robótico. Además, al utilizar un telescopio de mayor diámetro, el tiempo dedicado a cada grupo de 5.000 galaxias será casi cuatro veces menor, con lo que la adquisición de los datos es en realidad 20 veces más rápida".

“El misterio de la materia y energía oscuras son un reto para entender cómo se comporta el Universo. Experimentos de última generación como DESI son la mejor manera de avanzar para desentrañar estos misterios”, explica Ramon Miquel, director del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE), que participa en el proyecto. “DESI no solamente contribuirá a mejorar de manera sustancial nuestro entendimiento de la energía oscura, sino que también supondrá nuevo conocimiento acerca de los neutrinos, las partículas más esquivas conocidas, porque es capaz de medir su influencia en la evolución del universo”, matiza Eusebio Sánchez, el investigador principal de DESI en el Ciemat.

Por su parte, Francisco Castander, del CSIC, añade que la posibilidad de poder observar tantas galaxias simultáneamente y medir su distancia obteniendo su espectro ha necesitado de un desarrollo tecnológico para poder producir un instrumento de tan alta precisión. Estas instituciones y otras españolas se han encargado del sistema completo de guiado del telescopio, con la producción del software para apuntar el instrumento. “Poder apuntar un telescopio que pesa 260 toneladas con una precisión de micras, con nuestras cámaras y el software que hemos desarrollado supone una inmensa satisfacción”, concluye el ingeniero Santiago Serrano, del mismo organismo.

Para otro participante en el proyecto, Francisco Prada del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), “este desarrollo tecnológico transdisciplinar ha constituido todo un hito, donde hemos competido al máximo nivel internacional e involucrado a empresas españolas”. Los investigadores españoles de este grupo han trabajado en un prototipo de los posicionadores robóticos de fibra óptica y en el diseño de la placa focal de DESI, donde se recoge la luz de los objetos observados en el cielo.

Como resumen simplificado de lo anterior, al proporcionar medidas muy precisas de la velocidad de expansión del Universo, que en sus primeros tiempos frenó la gravedad, DESI proporcionará pistas sobre la naturaleza de la energía oscura que ahora la está acelerando.

Se puede resaltar que casi al mismo tiempo que se produjo la primera luz de DESI se presentaron las primeras imágenes de los siete módulos combinados de otro nuevo telescopio, este espacial y de rayos X. Su nombre es eROSITA y se fijó, entre otros objetivos celestes, en los restos de la explosión de supernova que se observó desde la Tierra en 1987. Más de 30 años después, la supernova evoluciona como se esperaba, la energía de rayos X captada desde la Tierra es más débil a medida de que la onda de choque de la explosión estelar se propaga por el medio interestelar.

eROSITA es un proyecto germano-ruso. “Los rayos X nos dan una visión única del Universo, escondida en la luz visible”, explica Kirpan Nandra, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE). “Al mirar a una estrella aparentemente normal en rayos X podemos ver una enana blanca en su órbita o una estrella de neutrones que devora a su compañera”. El objetivo del nuevo telescopio, que se ha situado a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra, también es cartografiar el cielo con mayores profundidad y detalle que en mapas anteriores, pero obteniendo un retrato del Universo de altas energías que no se puede “ver” en otros rangos del espectro.