El Gran Telescopio de Canarias disparará un potente láser para crear estrellas artificiales y afinar su visión del cosmos
Con sus 34 metros de diámetro y 26 metros de altura, la cúpula del Gran Telescopio de Canarias (GTC) es un coloso metálico en lo alto de la isla de La Palma. Su aspecto futurista se verá acentuado en breve, cuando el mayor telescopio del mundo dispare cada noche un haz de láser de alta intensidad hacia la oscuridad del cielo. Y no lo hará para destruir mundos, como la Estrella de la Muerte, sino para crear estrellas artificiales con las que calibrar sus equipos.
“Cuando esté desplegado el sistema de óptica adaptativa, veremos algunos objetos del cielo con una nitidez mayor que el telescopio espacial James Webb”, anuncia su director, Romano Corradi, desde la sala de control del GTC.
Tal y como lo describe, el sistema es pura fantasía: no solo deforma sutilmente los espejos del telescopio en tiempo real para corregir las perturbaciones que produce el aire, sino que se calibra a partir de estrellas brillantes y, en su ausencia, con puntos de luz generados a 90 km de altitud por un potente láser. Un cañón de luz que proyecta una estrella artificial de varios metros de diámetro en la mesosfera, sobre los restos que dejan las estrellas fugaces.
Como el fondo de una piscina
El Gran Telescopio de Canarias se encuentra en uno de los lugares con los cielos más oscuros y prístinos del planeta, recuerda su director, pero la turbulencia de la atmósfera siempre introduce pequeñas alteraciones. Esto impide aprovechar la resolución espacial que ofrece el enorme espejo de 10 metros, que potencialmente permite diferenciar objetos celestes que están muy próximos entre sí, como un planeta y una estrella.
El astrofísico Francisco Sánchez, histórico fundador del IAC, compara la turbulencia atmosférica con el efecto que se produce cuando miramos a lo lejos sobre una carretera recalentada. Los objetos se emborronan “debido a que la luz ha tenido que atravesar burbujas danzantes de aire caliente que altera su recorrido rectilíneo”, escribe en su autobiografía. Aunque en un lugar como el Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM) la agitación del aire es muy baja, el fenómeno es proporcional al diámetro del “objetivo” del instrumento con que se observa, de modo que un telescopio de tamaño récord como el GTC tiene que intentar evitar sus efectos.
“La turbulencia atmosférica distorsiona la luz como si estuviésemos mirando a través del agua en el fondo de una piscina”, explica Marcos Reyes, jefe de instrumentación del telescopio que lidera la instalación de estos nuevos equipos. La óptica adaptativa es una sofisticada tecnología que hace desaparecer virtualmente la atmósfera y lo que los astrónomos conocen como “seeing”. Y lo hace midiendo esa deformación de la luz en tiempo real y enviando una serie de comandos a un espejo deformable que compensa estas variaciones y las corrige.
“El espejo se deforma de tal de manera que compensa la alteración que la luz que produce la atmósfera”, describe Corradi. “Así, recupera la forma plana de lo que llamamos frente de ondas y la imagen, que de otro modo se vería borrosa, se ve con total nitidez”. “Estamos midiendo la deformación de la luz mil veces por segundo, analizándola en tiempo real, enviando los comandos al espejo deformable para que la luz que sale reflejada y llega al instrumento científico tenga esa alta resolución espacial”, añade Reyes.
Buscando una estrella
El sistema de Óptica Adaptativa para el GTC (GTCAO) está instalado desde 2023 en la plataforma Nasmyth B del telescopio y, tras un periodo de observaciones de prueba, estará disponible para la comunidad científica a finales de año. En esta primera fase, el equipo se calibra con “estrellas naturales”, astros muy luminosos cerca del objeto que quieren estudiar. “La turbulencia atmosférica es distinta en cada sitio del cielo”, comenta Reyes. “Por eso hay que medirla cerca de donde se quiere observar”.
De este modo, si se quiere observar una galaxia muy débil, los astrónomos calibran antes la óptica usando como referencia una estrella brillante que esté en la misma zona. “Pero el cielo nocturno está vacío de estrellas brillantes, de modo que podemos apuntar a pocos sitios y aplicar la técnica de la óptica adaptativa”, advierte el experto. “¿Y qué hacemos? Pues emitir un láser desde el telescopio y crear una estrella artificial que nos sirva para calibrarlo”.
El cielo nocturno está vacío de estrellas brillantes, ¿y qué hacemos? Pues emitir un láser desde el telescopio y crear una estrella artificial que nos sirva para calibrarlo
Un ‘chorrazo’ de luz de 30 cm
Bajo el enorme espejo del GTC, formado por 36 segmentos hexagonales de 450 kg y casi 2 metros de altura cada uno, la cúpula del GTC parece el interior de un robot gigante. Allí trabaja Jesús Patrón, uno de los astrofísicos del IAC que está poniendo a punto los equipos de óptica adaptativa, situados en una de las plataformas. “El láser tiene 20 vatios y se origina con apenas tres milímetros”, explica. “Pero a continuación pasa por lo que llamamos telescopio de lanzamiento, que transforma el haz de luz y lo saca por la parte delantera en un chorro de unos 30 centímetros de diámetro; necesitamos que se excite un número suficiente de moléculas para que se pueda ver algo”.
El color del láser es naranja, porque trabaja en la longitud de onda del sodio, explica Marcos Reyes. “Es el color más eficiente porque se propaga hasta 90 kilómetros de altura, hasta una capa en la atmósfera que se llama la mesosfera”, prosigue. “En esta región hay muchas partículas que vienen de meteoroides, de pequeños restos de asteroides que se integran en la atmósfera, por lo que hay muchos átomos de sodio”.
Cuando alcanza esta zona en la que se desintegran las estrellas fugaces, el láser ilumina los átomos de sodio en un área que puede tener uno o dos metros de diámetro. Esto produce una especie de estrella muy tenue, de magnitud 8 o 9, pero suficiente para que para el potente ojo del GTC la tome como referencia y la óptica adaptativa ajuste la nitidez de la imagen.
Tecnología propia
En los últimos meses, Reyes y su equipo han probado el cañón láser en el Teide y en el Roque de los Muchachos. Tanto este como el sistema de óptica adaptativa han sido diseñados íntegramente por los científicos del IAC. El láser se instalará próximamente en el anillo de elevación del Gran Telescopio de Canarias, una estructura que se mueve con el conjunto y permitirá dirigir el haz a cualquier lugar del cielo.
“El plan es instalarlo en 2027 y estar haciendo las pruebas con instrumentos de ciencia hasta 2028”, adelanta Reyes a elDiario.es. “A partir de esa fecha servirá para hacer ciencia rutinaria, después de un proceso muy largo y complejo”.
“Si tenemos una galaxia de interés que es demasiado débil para poder usarla para calibrar la óptica, a su lado vamos a poner una estrella artificial hecha con el láser”, asegura el director del GTC, Romano Corradi. “A continuación, mandamos la información al espejo deformable y corregimos. Ya hemos conseguido corregir la turbulencia para ciertas estrellas de prueba, pero todavía tenemos que afinar”.
Si tenemos una galaxia de interés que es demasiado débil para calibrar la óptica, a su lado vamos a poner una estrella artificial hecha con el láser
Desde el IAC están convencidos de que este salto tecnológico colocará al Grantecán, como también llaman al GTC, en un nivel de desempeño científico incluso superior al que ya ha tenido desde su puesta en marcha en 2009. “Hay un nicho en el que, efectivamente, con óptica adaptativa y el láser, puedes ganar en resolución a los telescopios espaciales”, reconoce su subdirectora, Eva Villaver. Asimismo, y a diferencia de lo que ocurre en las instalaciones astronómicas de Chile o Hawái, donde se tienen que asegurar de no interferir con el láser en el tráfico aéreo, en La Palma tendrán menos complicaciones, al estar restringidos los vuelos sobre el observatorio por la “Ley del Cielo”.
“Las condiciones del Observatorio de La Palma son comparables con las del desierto de Atacama y Hawái; estamos en la categoría top de los observatorios mundiales”, presume Corradi. “El telescopio GTC sigue siendo el mayor telescopio del mundo y esto va a abrir puertas para hacer ciencia que no se había hecho hasta ahora, tanto ciencia estelar como extragaláctica”, concluye Marcos Reyes. “Con la ventaja de que hacer ciencia de alta resolución desde tierra es mucho más barato que hacerlo desde el espacio”.
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