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La cámara digital más potente, tras los misterios del Universo

Última actualización: Miércoles, 19 de septiembre de 2012
Imagen captada con la Cámara de Energía Oscura de la galaxia NGC 1365 Foto Dark Energy Survey Collaboration

Imagen captada con la Cámara de Energía Oscura de la galaxia NGC 1365, que se encuentra a 60 millones de años luz de la Tierra.

Una cita que tardó 8.000 millones de años en concretarse.

"La combinacion del instrumento DECam (con una lente de 1 metro de diámetro) y el telescopio Blanco (con un espejo de 4,2 metros) proporciona la cámara astronómica de este tipo mas potente jamás construida"

Enrique Gaztañaga, Instituto de Ciencias del Espacio, Barcelona

Fue en ese pasado remoto que la luz de galaxias muy lejanas inició su largo viaje en el universo. Pero sólo en setiembre de 2012 pudo ser captada por primera vez por la cámara digital más potente del mundo, instalada en la cima de una montaña, en las condiciones atmosféricas óptimas de los Andes chilenos.

La cámara de 570 megapixeles es parte de un proyecto internacional denominado Dark Energy Survey, DES, literalmente Cartografiado para la Energía Oscura, que busca mapear la misteriosa fuerza que sería responsable por la aceleración en la expansión del universo.

La nueva Cámara de Energía Oscura, o DECam en su acrónimo en inglés, comenzó este mes a tomar sus primeras imágenes del cielo austral. Se encuentra montada en el telescopio Víctor M. Blanco en el observatorio de Cerro Tololo, sede sur del Observatorio Nacional de Astronomía Óptica de Estados Unidos.

Si bien pesa 11 toneladas, puede moverse y enfocar con una precisión de micrómetros.

Participación española

El instrumento DECam es resultado de una colaboración de expertos de EE.UU, Reino Unido, Brasil, Alemania, Suiza y España.

"La combinacion del instrumento DECam (con una lente de un metro de diámetro) y el telescopio Blanco (con un espejo de 4,2 metros) proporciona la cámara astronómica de este tipo mas potente jamás construida", le explicó a BBC Mundo Enrique Gaztañaga, profesor de investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas en el Instituto de Ciencias del Espacio de Barcelona y uno de los expertos españoles que participan en el proyecto.

"Una única fotografía con DECam permite abarcar lo que hace muy pocos años requería 60 imágenes. Por otro lado, su precisión y sensibilidad a los colores más rojos permiten acercarse al universo más primitivo".

Cámara de Energía Oscura montada en el telescopio Blanco

La cámara está montada en el telescopio Víctor M. Blanco en Cerro Tololo.

El Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC / IEEC) y el Instituto de Física de Altas Energía (IFAE), ambos en Barcelona, así como el Ciemat y la Universidad Autónoma de Madrid desempeñaron un papel clave en la construcción y puesta a punto de la electrónica de alta velocidad que realiza la lectura y control de los sensores ópticos de la cámara, según dijo Gaztañaga.

Los científicos españoles también diseñaron "el software que, por un lado, permite que el telescopio se oriente con precisión y, por otro, produce simulaciones a gran escala del universo que permiten desarrollar y probar los métodos de análisis científico. Estas simulaciones se van a comparar con los mapas de la cámara para confirmar o refutar el modelo que tenemos sobre el origen del cosmos y sus leyes fundamentales".

El proyecto es liderado por el Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi, Fermilab, en Estados Unidos.

Si bien no se trata de la cámara de más alta resolución (el honor corresponde al instrumento Pan-Starss en Hawaii), la combinación de su alta resolución y su gran sensibilidad la convierten según sus creadores en la cámara más potente del mundo.

Gran interrogante

Uno de los grandes misterios que los científicos esperan develar es el de la energía oscura.

¿En qué consiste? La energía oscura "es el nombre que le damos a una hipótesis", le explicó a BBC Mundo el profesor Gaztañaga.

"Los mapas cósmicos muestras que el universo se está acelerando. Esto contradice todas nuestras expectativas. O bien existe un nuevo tipo de energía que produce esta aceleración (y que llamamos energía oscura) o bien las leyes de la física son distintas a estas escalas y tiempos cósmicos tan grandes".

"Los mapas cósmicos muestras que el universo se está acelerando. Esto contradice todas nuestras expectativas. O bien existe un nuevo tipo de energía que produce esta aceleración (y que llamamos energía oscura) o bien las leyes de la física son distintas a estas escalas y tiempos cósmicos tan grandes"

Enrique Gaztañaga

La teoría actual sostiene que el 73% del Universo es energía oscura, el 23% materia oscura y sólo el 4% el tipo de materia que conocemos.

"El movimiento de las galaxias (y los cambios que medimos en la temperatura de esta radiacion cósmica en diferentes direcciones del cielo) nos indica que la densidad total de materia es seis veces mayor que la de la materia ordinaria, formada por átomos. Este exceso de materia es lo que hemos llamado materia oscura. Todavia no sabemos de que está hecha y el cartografiado DES quizas nos ayude a descrubrirlo. La materia oscura, al igual que la materia ordinaria, se diluye al expandirse el cosmos, lo que implica que la energía de expansión disminuye, resultando en una desaceleración. Por el contrario, creemos que la densidad de energía oscura permanece constante, lo que resulta en aceleración."

"La diferencia que hay entre materia y energía oscura es que la primera se comporta como la materia ordinaria, es decir, su densidad se diluye cuando se expande el cosmos. Mientras que la densidad de energía oscura permanece constante cuando se expande el espacio. Eso es justamente lo que ocurre con el espacio vacio. Aunque el espacio este vacio de materia está lleno de energía cuantica."

"Si esta energía cuántica gravita, tal y como postuló Einstein (y demostró su famoso experimento del eclipse solar de 1919), esto podría explicar la aceleración del cosmos. Al expandirse el cosmos se genera automáticamente más espacio vacio lo cual supone mantener una densidad de energía cuántica (o en general oscura) constante, apesar de la expansión. Esta adición constante de energia oscura haría que el cosmos se acelere, tal y como se ha observado. Pero para ver si esta explicación es correcta, necesitamos datos mas precisos, que nos proporcionará DECam".

Mapas más antiguos

La cámara se puede usar para múltiples aplicaciones astronómicas y uno de los objetivos es utilizarla para hacer un cartografiado que es unas 10 veces más profundo o lejano, según el científico español.

"Esto también significa unas 10 veces mas antiguo, dado que la luz ha tardado más tiempo en llegar y muestra el universo tal y como era hace 8.000 millones de años, cuando no existía ni la Tierra, ni el Sol. Son tiempos y escalas enormes, que denominamos cósmicos por estar en la frontera de lo conocido".

Al permitir elaborar esos mapas más profundos y antiguos, los científicos esperan que la cámara juegue un papel clave en la exploración del gran interrogante de la energía oscura.

"Estos mapas nos dan información sobre la aceleración cósmica y también sobre el ritmo al que crecen las estructuras, tales como estrellas, galaxias y cúmulos de galaxias. Esta información será contrastada con los modelos y las simulaciones y pondrá a prueba nuestras teorías sobre el cosmos".

La DECam proporcionará imágenes "con la resolución más nítida jamás vista en un cartografiado astronómico de gran campo", afirmó Gaztañaga.

El científico español señaló que en cinco años, el proyecto de cartografiado para la energía oscura o DES "creará imágenes detalladas en color de una octava parte del cielo o lo que es lo mismo, de 5.000 grados cuadrados, para descubrir y medir 300 millones de galaxias, 100.000 cúmulos de galaxias y 4.000 supernovas".

Imagen captada por la Cámara de Energía Oscura de 47 Tucanae, que se encuentra a 17.000 años luz de la Tierra.

Imagen captada por la Cámara de Energía Oscura de 47 Tucanae, que se encuentra a 17.000 años luz de la Tierra. La cámara tiene más de 60 dispositivos de carga acoplada o sensores ópticos. "Cada pieza del mosaico es uno de los 64 CCD (dispositivos de carga acoplada) que forman la cámara. Es como si hubieramos juntado 64 cámaras en una sola. Hay un hueco que separa los diferentes CCDs y alli no vemos la imagen. Para llenar el hueco debemos tomar dos imagenes que esten ligeramente desplazadas y juntarlas", explicó Gaztañaga..

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