En los años 60, 70 y 80 del pasado siglo se lanzaron numerosas misiones espaciales equipadas de detectores astronómicos que cubrían prácticamente todos los rangos de energía. Merece la pena destacar los observatorios Einstein e IUE (International Ultraviolet Explorer) que nos proporcionaron una primera visión bastante completa de la emisión en rayos X y en el rango ultravioleta de los objetos del Cosmos, respectivamente. La misión IUE resultó especialmente importante para el desarrollo de la Astrofísica en España. Se trataba de una misión en colaboración entre NASA, ESA y la agencia británica SERC. Una de las estaciones de seguimiento y operación se instaló en Villafranca del Castillo, cerca de Madrid, y se abrió en 1978. Durante casi 19 años se controló desde allí el satélite, recibiéndose los datos en tiempo real desde la sala que constituía el “Observatorio IUE”. Muchos de los que estudiábamos Astrofísica en Madrid por aquella época aprendimos los secretos de la Astrofísica Espacial con el IUE. Nuestro Centro de Astrobiología (CAB), mantiene aún en sus instalaciones de Villafranca (en el LAEFF), el archivo con los datos que obtuvo el IUE, que siguen siendo consultados por miles de investigadores de cualquier lugar del mundo.
El gran avance de la Astrofísica Espacial vendría a comienzos de los años 90. NASA decidió construir lo que denominaron Grandes Observatorios Espaciales, una serie de misiones de larga duración que debían proporcionar acceso a todo los rangos del espectro electromagnético. En abril de 1990, tras superar numerosos problemas y retrasos causados por el accidente fatal de la lanzadera Challenger en 1986, fue lanzado el Telescopio Espacial Hubble (HST). Habría que esperar hasta 1993 para que se pudiera corregir un error de pulido en sus espejos que impedía obtener imágenes nítidas, pero una vez resuelto el problema el HST ha cambiado nuestra forma de contemplar el Universo. Curiosamente, el HST trabaja sobre todo en el rango óptico, en el que nuestra atmósfera es transparente. Pero su localización por encima de la misma evita todas las distorsiones que provocan las turbulencias atmosféricas, logrando obtener imágenes de increíble nitidez, como la que mostramos en la figura.
Figura 13.- NGC 6302, la nebulosa mariposa, obtenida tras la última puesta a punto del HST.
Las imágenes del HST se han convertido de hecho en la imagen que la mayoría de la gente conoce de cómo es el Universo que nos rodea. Una completa galería puede encontrarse en http://hubblesite.org/gallery/ . Si el HST nos enseñó detalles hasta entonces insospechados, ha sido su combinación con los otros Grandes Observatorios espaciales lo que ha revolucionado nuestro conocimiento del Cosmos: Compton GRO (rayos gamma), Chandra (rayos X) y Spitzer (infrarrojo) completan todo el espectro electromagnético.
Figura 14.- La galaxia del Sombrero en rayos X, luz visible e infrarrojo.
Figura 15.- Centauro A en rayos X, radio y luz visible.
Las imágenes de la galaxia del Sombreo y de Centauro A nos muestran hasta qué punto nuestra visión del Universo quedaría sesgada si nos limitáramos a la luz visible.
Europa no se quedó atrás. La Agencia Espacial Europea (ESA) también ha desarrollado en los últimos años una serie de potentes observatorios espaciales que complementan los puestos a punto por NASA. Son las misiones XMM-Newton (rayos X), INTEGRAL (rayos gamma) y Herschel (infrarrojo), las tres en operación en la actualidad, de las que puede decirse que son las más potentes en su rango que se han construido jamás. De hecho, el telescopio de 3.5 metros de diámetro del Telescopio Infrarrojo Herschel es el mayor telescopio jamás lanzado al Espacio. Debemos sentirnos orgullosos de ver que los astrofísicos españoles han participado de manera muy significativa en el desarrollo de estas misiones, liderando incluso la cámara óptica a bordo de INTEGRAL. Los avances que se han producido en España en los últimos 20 años han sido espectaculares en este sentido, gracias al ímpetu de nuestros investigadores y al apoyo de las sucesivas administraciones que han financiado estos programas.
Figura 16.- M101 en el óptico (gris) y en rayos X observado por XMM-Newton.
Figura 17.- Emisión a 511 keV en la región del Centro Galáctico, obtenida mediante INTEGRAL. La emisión de 511 keV se produce al aniquilarse la materia (electrones) con la antimateria (positrones). Esta imagen permite identificar las regiones de nuestra Galaxia donde se está produciendo antimateria de manera activa.
Figura 18.- Imagen de la galaxia M51 recientemente obtenida mediante el instrumento PACS a bordo del observatorio Herschel.
Sin lugar a dudas podemos afirmar que estamos viviendo la Edad de oro de la Astrofísica Espacial. Por primera vez podemos observar el Universo tal y como es, tanto sus regiones más frías como aquellas más calientes, y con un nivel de detalle que hace tan sólo unos años habrían parecido un sueño.
El futuro
Pero a los astrofísicos nos gusta soñar y escudriñar los secretos que guarda el Universo, y por eso siempre queremos ir un poco más allá. Desarrollar un nuevo observatorio espacial lleva mucho esfuerzo y mucho tiempo. Equipos muy avanzados con científicos e ingenieros de varios países tienen que trabajar codo con codo durante cerca de 10 años para poder materializar estos proyectos. Hoy en día estamos trabajando ya de manera muy intensa en las misiones que volarán a lo largo de la próxima década, e incluso estamos pensando ya en las queremos desarrollar para la década de 2020 y más allá. Mencionaremos sólo algunas de las misiones más significativas:
Figura 19.- El James Webb Space Telescope (JWST NASA/ESA), con un espejo de 6.5 m de diámetro será el mayor telescopio espacial a partir de 2014.
· La próxima década comenzará con el lanzamiento de GAIA, una misión de la ESA cuyo objetivo es identificar y caracterizar más de 1.000 millones de estrellas de nuestra Galaxia (todas las que se pueden ver desde la Tierra!).
· Poco después, una nave europea llevará un satélite ruso y otro japonés hasta Mercurio, cuya superficie estudiará con sumo detalle tratando de conocer cómo se formó el Sistema Solar, y, por ende, cómo se formó la Tierra.
· Hacia 2014, NASA y ESA lanzarán el James Webb Space Telescope (http://www.jwst.nasa.gov/ ). Con su telescopio de 6.5 metros de diámetro será de alguna manera el sucesor del HST. Su objetivo principal está claro: llegar a observar las primeras estrellas que se encendieron en la historia del Universo, hace unos 13.000 millones de años. Si lo consigue habremos llegado al límite del Universo observable: antes (más allá) no había estrellas, ni galaxias, ni luz, tan solo una sopa cósmica resultante de la Gran Explosión con la que todo comenzó, y cuyo fulgor hemos podido detectar ya con misiones como WMAP (NASA) y Planck (ESA).
· La evolución del Universo es compleja, y de lo poco que sabemos es que parece estar dominada por lo que llamamos Energía Oscura, de la que no sabemos casi nada. EUCLID (ESA) o JDEM (NASA) estudiarán sus propiedades a partir de 2016, y nos permitirán conocer mejor el Universo en que vivimos.
· Para la segunda mitad de la década PLATO (ESA) nos permitirá encontrar otros planetas como la Tierra, orbitando en torno a estrellas como el Sol. ¿Habrá vida allí? A partir de 2025 tal vez lo podamos saber, cuando mandemos alguna de las misiones aún en estudio que podrán medir la composición química de las atmósferas de estos planetas, a la búsqueda de trazadores de actividad biológica. Y si encontramos vida, ¿qué haremos después? Aún no lo sabemos, pero es seguro que ya habrá científicos e ingenieros estudiando cómo estudiar esas posibles formas de vida a partir de 2030.
· A finales de la próxima década es posible que se lance una de las misiones más ambiciosas que el hombre haya diseñado jamás: LISA, el primer telescopio de ondas gravitacionales. LISA no observará radiación electromagnética, sino ondas gravitacionales cuya existencia predice la Relatividad General. LISA nos permitirá estudiar fenómenos en los que la Gravedad es el protagonista, como los agujeros negros y, sobre todo, nos permitirá adentrarnos hasta los primeros momentos tras la Gran Explosión, cuando el Universo era opaco a la radiación electromagnética.
Entre tanto, toda una flotilla de naves automáticas recorren los confines del Sistema Solar, haciendo descubrimientos sorprendentes (océanos de agua bajo el manto de hielo de Europa, lagos de metano en Titán, barrancos helados en Marte). El Espacio constituye sin duda la última frontera para la Humanidad. Hace ya 40 años que el Hombre llegó a la Luna, y probablemente volvamos dentro de poco. Pero nuestro próximo objetivo brillaba con fuerza en el firmamento este verano: en pocas décadas llegaremos a Marte y estudiaremos en detalle qué pasó con sus antiguos océanos de agua líquida, y si alguna vez albergaron seres vivos similares a los que se desarrollaron en la Tierra.
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