Nuevos y viejos proyectos de telescopios en la Luna
A medida que se habla nuevamente de proyectos aeroespaciales ligados al regreso de los vuelos tripulados a la Luna, los astrónomos empiezan a revivir ideas largamente discutidas pero archivadas por la discontinuidad de los viajes a nuestro satélite natural.
El telescopio Hubble no durará mucho más, y la astrofísica está en vísperas del lanzamiento de su sucesor, mucho más potente, el telescopio espacial James Webb (JWST por sus siglas en inglés). Sin embargo, incluso el Webb, que podrá observar fenómenos tan lejanos que deben haber ocurrido poco después del Big Bang, no podrá acceder a todo lo que los científicos desearían conocer.
Las actuales teorías cosmológicas predicen que hubo una época muy temprana (por lo menos hasta 800 millones de años después del Big Bang) en la que las galaxias aún no existían, pero en la que se formaron por primera vez estrellas individuales: las denominadas en la jerga astrofísica “estrellas de la Población III”. Las estrellas de este grupo habrían sido la primera generación de estrellas en el universo, cuando apenas había trazas de formación de los elementos metálicos. Esto significa que estas estrellas estarían solo constituidas por hidrógeno, helio y muy reducidas proporciones de litio (los tres elementos más livianos de la Tabla Periódica) y fueron las progenitoras de los metales más pesados que se habrían formado luego del fin de su actividad nuclear. Se piensa que eran estrellas enormes, cientos o miles de veces más masivas que el Sol, muy calientes y brillantes. El hecho de ser tan masivas las habría limitado a una corta actividad, y habrían terminado su existencia como supernovas luego de tan solo unos 2 millones de años. Recordemos que nuestra estrella, el Sol, tiene una edad aproximada de 5.000 millones de años, y se estima que existirá por otro tanto.
Conocer algo de este momento del universo temprano está más allá de las capacidades tecnológicas actuales, incluso del poderoso JWST como dijimos, y en su lugar se necesitaría un telescopio más sofisticado. Para Volker Bromm, científico de la Universidad de Texas-Estados Unidos, este nuevo telescopio debería construirse en la Luna, ya que es un sitio adecuado para instalar un gran telescopio fijo por estar libre de la absorción y dispersión atmosférica que afecta la luz recibida desde el espacio. Bromm y su equipo están perfeccionando un proyecto presentado en 2008 por el profesor de la Universidad de Arizona (Estados Unidos) Roger Angel, el cual pretendía montar en nuestro satélite un telescopio fijo de espejos líquidos.
Telescopio “líquido”
La idea de Angel sigue siendo un tanto ambiciosa: en lugar de los pesados y delicados espejos y lentes de los telescopios tradicionales, su propuesta es construir un telescopio cuyas partes ópticas estén fabricadas con alguna sustancia líquida y ubicado en la superficie de la Luna.
Aunque la NASA consideró el proyecto, la archivó porque, en aquel momento, el regreso de los viajes a la Luna aún no estaba en la agenda de la actividad aeroespacial internacional.
La fabricación de un espejo líquido es interesante en el sentido que la materia prima sería más ligera que los espejos tradicionales y, por lo tanto, más barata de transportar a la Luna. El espejo del telescopio sería una cuba giratoria o tanque de líquido, recubierta con un metal líquido para propiciar una mejor reflexión de la luz. Este desarrollo no está muy lejos de instrumentos ya presentes aquí en la Tierra, ya que actualmente hay telescopios de espejo líquido que utilizan mercurio.
El tanque debería girar continuamente para mantener la superficie del líquido en forma parabólica, adecuada para funcionar como un espejo primario de un telescopio reflector (ver imagen inferior). Según especifica el proyecto de Bromm, para facilitar esta particularidad, se montaría el tanque dentro de un cráter en la luna, y así el telescopio podría tener un espejo de 100 metros de diámetro, y funcionaría de forma autónoma recibiendo energía de una estación de recolección de energía solar en la Luna, transmitiendo a la vez datos a un satélite en órbita en torno a nuestro satélite natural.
Imagen ilustrativa del proyecto del gran telescopio lunar cuyo “espejo” primario sería un tanque giratorio que contendrá sustancias líquidas. Crédito: University of Texas McDonald Observatory.
Observatorio de Ondas Gravitacionales en la Luna
Por otro lado, un par de astrofísicos también están proyectando instalar un observatorio de ondas gravitacionales en la Luna, como los existentes en los laboratorios LIGO (Estados Unidos) y Virgo (Italia) aquí en la Tierra. En este sentido, la propuesta es construir el Observatorio Lunar de Ondas Gravitacionales para la Cosmología, o GLOC (por sus siglas en inglés).
Ilustración de la propuesta de Observatorio Lunar de Ondas Gravitacionales (GLOC). Los domos naranjas presentes en el esquema representan estaciones de detección del sistema de observación de ondas gravitacionales que sería montado en la superficie lunar. Más precisamente, se detallan tres estaciones formando un detector de ondas gravitatorias de forma triangular. Las estaciones están separadas por 40 km y contendrán un espejo de prueba y un láser, lo que hace que el GLOC sea equivalente a tres interferómetros. Crédito: K. Jani et al. (2020).
Además de ampliar la zona “observable” del cielo, llevar un observatorio de ondas gravitacionales a la Luna podría ayudar a detectar procesos astrofísicos interesantes como las fusiones de agujeros negros, estrellas de neutrones y procesos asociados a la materia oscura que, por diversos motivos, no pueden observarse desde la Tierra.
Aprovechando las condiciones naturales de la Luna, Karan Jani y colaboradores, de la Universidad de Vanderbilt (Estados Unidos), han demostrado que uno de los rangos de ondas gravitacionales más interesantes en términos astrofísicos puede detectarse mejor desde la superficie lunar, lo que hasta ahora parece imposible desde la Tierra o el espacio. ¿Por qué sería esto posible? Pues porque la gran ventaja de nuestro satélite es que está prácticamente libre de “ruidos” ambientales, incluidos los sísmicos y los atmosféricos, que son los que más desarrollo tecnológico o ingeniería requieren para ser filtrados aquí en la Tierra, y los sensores para medir las ondas gravitacionales se encuentran entre los instrumentos más sensibles nunca antes construidos.
De este modo, un observatorio lunar proporcionaría una sensibilidad sin precedentes para encontrar fuentes de ondas gravitatorias que no son aún previstas, como objetos y fenómenos celestes, y que podrían echar luz sobre procesos que involucrarían la emergencia de una nueva física. En este sentido, el proyecto GLOC podría ser la vanguardia de la ciencia desde la superficie de la Luna; pero aun así, falta consenso que legitime las onerosas inversiones necesarias para la materialización de estas propuestas. Veremos cómo deviene en los próximos años la actividad aeroespacial y el desarrollo de proyectos ligados a la presencia humana en nuestro satélite natural, la Luna.
Fuentes
Anna T. P. Schauer, Niv Drory, Volker Bromm (2020) The Ultimately Large Telescope: What Kind of Facility Do We Need to Detect Population III Stars? The Astrophysical Journal. Vol. 904(2):145. https://arxiv.org/abs/2007.02946
K. Jani, A. Loeb (2020) Gravitational-wave Lunar Observatory for Cosmology. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. https://arxiv.org/abs/2007.08550
