“Hemos fotografiado detalles 6.000 veces más oscuros que el cielo más oscuro”


 

Ignacio Trujillo, científico titular del Instituto Astrofísico de Canarias.

Ignacio Trujillo, científico titular del Instituto Astrofísico de Canarias.


 

Página web del Instituto de Asfrofísca de Canarias.

Página web del Instituto de Astrofísica de Canarias.

Adelantos –Han obtenido uds. la imagen más profunda del Universo hasta hoy, y han empleado para ello la cámara Osiris del “Gran Telescopio Canarias”. ¿Qué es, qué hace esa cámara?

Ignacio Trujillo –La cámara OSIRIS es un detector de luz en el rango óptico (e.d. más o menos cubre el mismo rango de luz que el ojo humano puede captar). Se trata de una cámara que cubre un campo de visión de unos 8×8 arco minutos cuadrados. Esta área es como un octavo del área que subtiende la luna llena. Este instrumento es muy útil cuando queremos estudiar objetos con muy bajo brillo superficial que estén “cercanos” astronómicamente hablando. Al trabajar en el rango óptico, la atmósfera de la Tierra es relativamente transparente y nos permite llegar muy profundo. En Astronomía, las imágenes que se producen suelen pasar a través de filtros. En el caso de esta imagen, se utilizó el filtro de Sloan. Es un filtro que solo deja pasar la luz roja. Usamos este filtro porque es donde más profundidad podíamos conseguir, teniendo en cuenta la eficiencia de la cámara OSIRIS.

–¿Qué se ve en esa imagen que no se había visto antes?

–La imagen que vemos es la imagen más profunda que se ha obtenido nunca desde la Tierra. En Astronomía, cuando hablamos de profundidad, nos referimos a la capacidad de distinguir estructuras con un brillo superficial muy débil. Cuanto más profunda sea la imagen, por tanto, estaremos siendo capaces de ver objetos cuyo brillo es cada vez más y más tenue. En esta imagen en particular, se ven detalles que son 10 veces más débiles que los que se habían logrado fotografiar en las imágenes previas con otros telescopios. El brillo superficial límite que se consigue ver en estas imagen es unas 6000 veces más débil que el brillo del cielo más oscuro que hay en los observatorios astronómicos terrestres. Recordemos que los observatorios profesionales se escogen para estar situados en los lugares menos contaminados lumínicamente del planeta. Por lo tanto, ser capaces de fotografiar detalles en el cielo que son 6000 veces más débil que esa “negritud” de esos cielos es un gran paso adelante.

En la imagen que hemos tomado, pueden apreciarse infinidad de detalles, desde galaxias muy distantes, algunas de ellas fusionándose con otras, hasta una cortina de polvo que pertenece a nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. El objeto central es la galaxia UGC00180, que fue el objetivo de nuestro análisis. En color, puede apreciarse lo que se conocía de esta galaxia espiral; en negro, son todos los detalles nuevos que revela la imagen profunda del GTC. Todo ese halo que envuelve la galaxia se conoce como “halo estelar”.

Tenue halo de unas cuatro mil millones de estrellas alrededor de la galaxia UGC00180. Crédito: Gran Telescopio CANARIAS (GTC) / Gabriel Pérez (IAC).

Tenue halo de unas cuatro mil millones de estrellas alrededor de la galaxia UGC00180. Crédito: Gran Telescopio CANARIAS (GTC) / Gabriel Pérez (IAC).

“Ahora sabemos que esos halos estelares están ahí y que es posible estudiarlos”

–¿Qué demuestra exactamente esa foto?

–La existencia de halos estelares alrededor de las galaxias es una predicción de la actual teoría de formación de galaxias. De acuerdo con esa teoría, las galaxias son objetos vivos que crecen con el tiempo. Este proceso de crecimiento se produce por la caída de otras galaxias menores a las galaxias principales. Las estrellas de esas galaxias se mezclan con el objeto principal, y, pasados unos mil millones de años después de la fusión, la huella de ese encuentro es casi irreconocible. El único resquicio para poder explorar esos eventos está en los halos estelares. Estos halos estarían compuestos por aquellas estrellas de las galaxias satélites que no terminaron de caer al centro de las galaxias principales. Estos halos son extremadamente extendidos (varias veces el tamaño de la galaxia central) y contienen sólo unos pocos por ciento de las estrellas del sistema total. Estos dos factores hacen que sus brillos superficiales sean extremadamente bajos y por tanto tan difíciles de estudiar. Esta imagen ultra profunda del GTC los revela. En la figura HALOGTC se puede comparar la imagen de la misma galaxia observada a diferentes profundidades. Sólo cuando se va 10 veces más profundo que lo que se iba con los estudios anteriores, emerge el halo estelar de UGC00180. Ahí radica la importancia de nuestro descubrimiento. La demostración de que esos halos estelares están en las galaxias y que es posible estudiarlos.

Figura HALOGTC.

Figura HALOGTC, reproducida con permiso de la publicacion Trujillo & Fliri, 2016, ApJ, 823, 123

–¿Por qué eligieron la galaxia UGC00180 para la foto?

–Esta galaxia se eligió por su similitud con nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, y nuestra galaxia vecina, la galaxia de Andrómeda. Sin embargo, a diferencia de estos dos objetos que están muy estudiados, UGC00180 se encuentra 250 veces más lejos que la galaxia de Andrómeda. Por tanto, era todo un reto tecnológico ver si podíamos estudiar detalles tan sutiles de las galaxias a distancias tan grandes. Al demostrar con esta técnica que es posible explorar objetos tan distantes con este nivel de precisión, abrimos la posibilidad de explorar centenares de galaxias como la nuestra y por tanto, podemos poner a prueba nuestro modelo de formación de galaxias con una precisión sin precedentes.

–¿Qué es lo próximo que investigarán por ese mismo sistema?

–Una vez demostrada que la técnica funciona, nuestro objetivo es extender el trabajo a otras galaxias y estudiar los halos estelares con varios filtros diferentes. La información que nos proporciona tener múltiples filtros es muy valiosa. Observando las diferencias de brillo, por ejemplo, entre el azul y el rojo podemos tener indicación de la edad de los halos estelares y de ahí estimar en qué momento se produjeron las caídas de los satélites que dieron lugar a estas tenues estructuras.

“El sueño último es explorar incluso la huella de las ondas gravitacionales en los primerísimos momentos del Universo”

–Aunque nunca podamos ver directamente el Big Bang, ¿cuánto podríamos llegar a acercanos?

–Nuestros análisis no van encaminados a explorar el Big Bang si no los detalles de la formación de galaxias. Para estudiar el Big Bang, se utilizan otras técnicas. La principal es el análisis de lo que se conoce como radiación cósmica de microondas. Como su propio nombre indica, se trata de explorar en la longitud de onda de las microondas, un fondo de radiación que está asociado a la explosión primordial. Aun así, esa luz no pertenece al mismo instante de la explosión, sino a un evento que tuvo lugar unos 300. 000 años después de la primera explosión cuando la luz se desacopló de la materia ordinaria al enfriarse el Universo. En teoría, es posible acercarse más al instante original estudiando otras partículas fundamentales que no sean las de la luz, como por ejemplo los neutrinos. El sueño último es explorar incluso la huella de las ondas gravitacionales que se produjo durante la gran inflación en los primerísimos momentos del Universo. En eso se avanza a gran celeridad y quizás no estemos lejos de empezar a medirlo.