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Un poco de historia: qué hubo antes de Herschel y ALMA

El hecho de contar con instrumentación científica ha sido fundamental para avanzar en el campo de la astroquímica. El telescopio espacial Spitzer, de la NASA; los telescopios IRAM (ambos de 30 metros, uno ubicado en Granada y el otro en Plateau de Bure, en Francia); el Observatorio Espacial Infrarrojo ISO (Infrared Space Observatory, lanzado en 1995); sondeos de la Cassini-Huygens para explorar Saturno, sus anillos y sus satélites; la misión espacial SWAS (Satélite Astronómico de Ondas Submilimétricas,  Submillimeter Wave Astronomy Satellite); el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja (SOFIA, Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, un avión 747 con un telescopio casi tan grande como el del observatorio espacial Herschel); todos ellos han sido fundamentales para empezar a obtener datos y entrenar a un excelente grupo de estudiantes y post doctorandos.

El Observatorio Infrarrojo Espacial Herschel ha abierto una de las últimas fronteras del espectro electromagnético a las observaciones en longitudes de onda del infrarrojo lejano. Es el telescopio más grande enviado al espacio, con un espejo de 3,5 metros de diámetro. Los instrumentos a bordo de Herschel han permitido desentrañar los misterios que albergan los objetos más fríos del universo molecular (como nubes moleculares, protoestrellas, estrellas evolucionadas) mediante técnicas de descomposición de la luz en los rangos del infrarrojo lejano y submilimétrico. La misión finalizó el pasado 29 de abril de 2013, proporcionando a los astrónomos 60 Terabytes de información.

Por otro lado, el radiotelescopio ALMA estará compuesto por 66 antenas de alta precisión situadas en el Llano de Chajnantor, a 5.000 m de altitud en el norte de Chile. Aunque se espera que el conjunto completo esté operativo a finales de 2014, ALMA funciona en fase de “ciencia temprana” desde el año 2011. Inaugurado en marzo de 2013, es el mayor proyecto astronómico construido en tierra. Gracias a la habilidad de poder captar y concentrar con sus antenas las ondas milimétricas y sub-milimétricas procedentes del espacio de manera simultánea, ALMA escudriñará los rincones más fríos y débiles del universo molecular con una resolución jamás conseguida hasta la fecha.

Se espera que ofrezca una visión extremadamente detallada de los alrededores de las nuevas estrellas, de los discos de gas y polvo que a menudo las rodean y, posiblemente, de los planetas en formación junto con los jóvenes objetos estelares, desvelando así la gran variedad de la evolución química que se da cuando un núcleo protoestelar evoluciona a disco protoplanetario. Con esta información se podrá dilucidar si nuestro Sistema Solar es único en el espacio desde un punto de vista químico.

Consolider ASTROMOL ha preparado sólidas bases científicas para, por un lado, la interpretación de los datos que ALMA está proporcionando a través de los ciclos iniciales de observación (ALMA Early Science Cycles), en los cuales 14 proyectos están liderados por miembros de nuestro equipo; y, por otro, para maximizar el retorno científico de los datos obtenidos con la misión espacial Herschel.

En cuanto al futuro, está previsto que la NASA lance el James Webb Space Telescope (JWST) en 2018. Con este telescopio se podrían medir las características de estas grandes moléculas en el interior de regiones de formación planetaria con una precisión sin precedentes.

Herschel
ALMA


Herschel (información de la web de Herschel)

El telescopio espacial Herschel, de la Agencia Espacial Europea (ESA, European Space Agency), ha sido el mayor telescopio jamás puesto en órbita, con un espejo de 3,5 metros de diámetro. Herschel ha sido, además, el primer telescopio capaz de detectar luz de infrarrojo lejano y ondas submilimétricas, el tipo de radiación que emiten tanto los objetos del cosmos rodeados de polvo como los objetos más fríos.

Gracias a esta habilidad, con Herschel es posible estudiar fenómenos astronómicos que permanecen del todo ocultos a otros telescopios, como el nacimiento de las estrellas, la formación de las primeras galaxias hace más de 10.000 millones de años o la formación de planetas.

Herschel también ha sido diseñado para analizar con gran detalle la astroquímica, es decir, los procesos químicos que dan lugar a la síntesis de nuevas moléculas en el espacio entre las estrellas o alrededor de estrellas moribundas. Con estas moléculas se acabarán formando los planetas y, eventualmente, los organismos vivos.

Herschel ha desarrollado más de 40 programas de observación, en los que hay implicados más de un millar de astrónomos de todo el planeta.

Introducción

La misión se basa en el legado de observatorio espacial infrarrojo de la ESA y las misiones subsiguientes infrarrojas Spitzer de la NASA y Akari de JAXA.

El nombre del telescopio hace honor al astrónomo germano-británico William Herschel. En 1800 descubrió la radiación infrarroja mientras estudiaba el Sol. También descubrió Urano, el séptimo planeta del Sistema Solar e hizo sondeos del cielo.

La misión Herschel ha obtenido una visión sin precedentes del universo frío, cubriendo el hueco en el espectro entre lo que puede ser observado desde tierra y las anteriores misiones espaciales de su tipo. La radiación infrarroja puede penetrar en las nubes de gas y polvo que ocultan los objetos a los telescopios ópticos, permitiendo a los astrónomos ver en las profundidades de las regiones de formación estelar, los centros galácticos y los sistemas planetarios.

Objetos más fríos, tales como pequeñas estrellas y nubes moleculares, e incluso las galaxias envueltas en polvo (que apenas emiten luz óptica), son visibles en el infrarrojo. Incluso puede detectar emisiones de propio polvo. Observar en el infrarrojo nos proporciona una visión complementaria del universo.

Pero ¿por qué ir al espacio para este tipo de studios? La sencilla razón es que la atmósfera de la Tierra bloquea la mayor parte de las longitudes de onda infrarrojas. Además, la atmósfera produce su propia radiación infrarroja. Por tanto, observar el infrarrojo desde tierra es como tratar de ver estrellas en un día nublado.

Herschel fue lanzado junto con el satélite Planck de la ESA. Desde que comenzaron las operaciones, las dos misiones han estudiado diversos aspectos del cosmos frío.

En total, Herschel observó casi una décima parte de todo el firmamento a lo largo de 23.500 horas, mostrándonos un Universo hasta ahora desconocido. Esta misión estudió el nacimiento de las estrellas y la formación de las galaxias, y siguió las huellas del agua a través del cosmos, desde las nubes moleculares a las estrellas recién nacidas y sus discos protoplanetarios y cinturones de cometas.

Todos los datos de Herschel están a disposición de la comunidad astronómica internacional desde el día 29 de octubre de 2013, cuando se publicaron los resultados de su última observación. El inmenso archivo de datos de Herschel constituye el legado científico de la misión, que permitirá hacer muchos más descubrimientos que los realizados durante la vida útil del satélite.


Más información sobre Herschel:

– Página de Herschel en la ESA (European Space Agency)(en inglés)
– Herschel en la Wikipedia (en español)


ALMA (información de la web de ALMA)

En lo alto del llano de Chajnantor, en la Cordillera de los Andes, en Chile, el Observatorio Europeo Austral (ESO), está terminando de instalar, junto con sus socios internacionales, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un telescopio de vanguardia para estudiar la luz de algunos de los objetos más fríos del Universo. Esta luz tiene longitudes de onda de alrededor de un milímetro, entre el infrarrojo y las ondas de radio, por lo que se conoce como radiación milimétrica o submilimétrica. Se trata del mayor proyecto astronómico basado en tierra desarrollado hasta el momento.

La luz en estas longitudes de onda proviene de grandes nubes frías en el espacio interestelar -a temperaturas sólo unas pocas decenas de grados por encima del cero absoluto- y de algunas de las galaxias más tempranas y distantes del Universo. Los astrónomos pueden usar dicha luz para estudiar las condiciones químicas y físicas que se dan en estas nubes moleculares, densas regiones de gas y polvo donde están naciendo nuevas estrellas. A menudo, estas regiones del universo están oscurecidas y permanecen ocultas en el rango visible de la luz, pero brillan con intensidad en la parte milimétrica y submilimétrica del espectro.

La radiación milimétrica y submilimétrica abre una ventana hacia el enigmático universo frío, pero el vapor de agua de la atmósfera terrestre absorbe las señales que nos llegan desde el espacio. Por ello, los telescopios de este tipo deben construirse en lugares altos y secos, de ahí que se escogiera la llanura de Chajnantor, a 5.000 metros de altitud, lo que lo convierte en uno de los observatorios astronómicos más altos del planeta. A unos 50 km al este de San Pedro de Atacama, en el norte de Chile, se trata de uno de los lugares más secos de la Tierra. Allí imperan unas condiciones inmejorables para la observación, pero operar un observatorio de primera línea en condiciones muy duras (altura y sequedad) supone todo un reto.

ALMA es un telescopio único con un diseño revolucionario, compuesto inicialmente por 66 antenas de alta precisión, que operará a longitudes de onda de 0,3 a 9,6 mm. Su conjunto principal cuenta con cincuenta antenas de 12 metros de diámetro cada una, que actuarán conjuntamente como un solo telescopio: un interferómetro. Esto se complementa con un compacto conjunto adicional de cuatro antenas de 12 m de diámetro y doce antenas de 7 m de diámetro. Las antenas ALMA pueden configurarse de distintas maneras, y las distancias máximas entre antenas pueden oscilar entre los 150 metros y los 16 kilómetros, lo que proporcionará a ALMA un potente “zoom” variable. Podrá sondear el universo a longitudes de onda milimétricas y submilimétricas con una sensibilidad y resolución sin precedentes, con una visión hasta diez veces más nítida que la del Telescopio Espacial Hubble.

ALMA es el telescopio más poderoso para observar el universo frío, desde el gas molecular y el polvo, hasta los vestigios de la radiación del Big Bang. Estudiará los componentes básicos de las estrellas, los sistemas planetarios, las galaxias y la vida misma. Proporcionará a los científicos imágenes detalladas de estrellas y planetas naciendo en nubes de gas cerca de nuestro Sistema Solar y detectará galaxias distantes en formación en los límites del universo observable, que vemos tal y como eran hace unos diez mil millones de años. De esta forma, ALMA permitirá a los astrónomos trabajar en torno a algunas de las profundas interrogantes sobre nuestros orígenes cósmicos.

Está previsto que la construcción de ALMA finalice alrededor del año 2014, pero las primeras observaciones científicas, con parte del conjunto de telescopios, se iniciaron en el 2011.

El proyecto ALMA es una colaboración entre Europa, América del Norte y Asia Oriental  en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado en Europa por ESO, en América del Norte por la fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos (NSF) en cooperación con Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) en Japón por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales en cooperación con la Academia Sinica (AS) en Taiwán y el consejo Nacional de Ciencias (NSC) de Taiwán. La construcción y operación de ALMA están dirigidas por ESO en representación de Europa, por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) -gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI)- en representación de América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en representación de Asia Oriental.


Más información sobre ALMA:

– Página web del radiotelescopio ALMA
– Página informativa de ESO (European Southern Observatory, socio europeo del radiotelescopio) dedicada a ALMA

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