ALMA

SOCIEDAD
CIENCIA
Juan Rodrigo Cortés
Joint ALMA Observatory
uando en nuestro país escuchamos las palabras “observatorio astronómico”, rápidamente evocamos las
imágenes de brillantes cúpulas preparándose para escudriñar
el cielo tan pronto caiga el Sol y de la visión majestuosa de
la Galaxia y su infinidad de estrellas y nubes de polvo dibujándose en el cielo nocturno del norte. Chile tiene una larga
tradición como sitio principal para realizar investigación
astronómica, que se remonta a la época del astrónomo estadounidense James Gillis,
quién instaló un observatorio en
el Cerro Santa Lucia en el año
1847, sentando las bases
del futuro Observatorio
Nacional dependiente de
la Universidad de Chile.
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Durante la segunda mitad del siglo XX nuestro país se volvió
una verdadera Meca para la astronomía mundial, con la
instalación de grandes observatorios como el Observatorio
Interamericano de Cerro Tololo (CTIO); La Silla, dependiente del Observatorio Europeo Austral (ESO) y Las Campanas,
en los años sesenta y setenta. En la última década del siglo
XX y en la primera del siglo XXI se inició una nueva era en
la astronomía con la instalación de los grandes telescopios de ocho metros como el VLT en
Cerro Paranal y Geminis-Sur en
Pachón, que será continuada
por la era de los “super telescopios” como el “European
Extremely Large Telescope”
o E-ELT, de 40 metros de diámetro, o el “Giant Magellan
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Telescope”, de 25 metros, a ser construido durante la presente
década.
Una breve historia de la radio-astronomía
en Chile
Una historia menos conocida
ha sido la de la radioastronomía en
nuestro país.
Esta área, a
diferencia de
la astronomía
óptica e infrarroja
tradicional, no hace uso de
grandes telescopios reflectores sino que de antenas de radio,
los llamados radio-telescopios, para estudiar la emisión en
ondas de radio (imperceptibles a simple vista) que provienen
de estrellas y galaxias. Se inició en 1959 con la creación del
Radio Observatorio de Maipú, siendo Chile el primer país latinoamericano que inició investigaciones radio-astronómicas.
ALMA, un gigante que nace en las alturas
El Gran Arreglo Milimétrico-Submilimétrico de Atacama
o como señala en sus siglas en inglés, ALMA, nació como
la fusión de tres proyectos astronómicos independientes de
Estados Unidos, Europa y Japón, cuyos conceptos fueron desarrollados en los años ochenta (más información en http://
www.almaobservatory.org/es/sobre-alma/origenesdel-proyecto-alma). Esta fusión comenzó en
1997 con el acuerdo alcanzado entre ESO
y NRAO (Observatorio Radio Astronómico
Nacional de los EE.UU.) para llevar a cabo
un único proyecto que se llamaría ALMA.
Posteriormente, en el 2004, Japón entra oficialmente comprometiéndose a proveer el llamado Arreglo
Compacto de Atacama o ACA, aumentando las capacidades
de ALMA. En su forma final, ALMA consistirá en 66 antenas
Con la instalación del telescopio de 1.2 metros de la Universidad
de Columbia en Cerro Tololo y del Telescopio Submilimétrico
Sueco de 15 metros (SEST), en La Silla, se da inicio en los
años ochenta al estudio de la astronomía milimétrica, que
estudia la emisión proveniente de objetos astronómicos en
longitudes de onda del orden del milímetro.
En la primera década de este siglo, la radio-astronomía en
Chile ha experimentado un rápido crecimiento con la instalación de una variedad de proyectos radio-astronómicos tales
como el Cosmic Background Imager (CBI) en 1999, y los telescopios ASTE (2002), APEX (2005), NANTEN2 (2006), y ACT
(2007), todos localizados en el Llano de Chajnantor a 5.000
metros de altura en la II Región, en la misma zona donde
empieza a operar la iniciativa astronómica más grande en
existencia a nivel mundial, el proyecto ALMA.
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separadas por distancias de entre 150 metros y 16 kilómetros,
las cuales trabajarán como un solo instrumento que sería
equivalente a un gigantesco radio telescopio de hasta 16 kms.
de diámetro (la distancia entre las dos antenas mas separadas en la configuración extendida del conjunto). Este sistema
proveerá una sensibilidad y una resolución jamás vista en la
historia de la radio astronomía.
Pero, ¿cuál es la razón para construir este gigante en el norte
de nuestro país? ¿Cuál es el secreto a develar? Como decía
Antoine de Saint-Exupery, autor de “El Principito”, la respuesta está en que “lo esencial es invisible a los ojos”, o sea,
en el universo frío e invisible para los telescopios tradicionales, pero que encierra el secreto de cómo se forman las
estrellas y los planetas, cómo ensamblan las galaxias y cómo
se forman las moléculas complejas que son la base de este
milagro que llamamos Vida. Esa es la nueva frontera de la
astronomía del siglo XXI.
El llamado universo frío está compuesto por nubes de gas
y polvo a baja temperatura, donde ocurren las etapas tempranas de la formación de estrellas. Estas nubes son opacas
en el rango de luz visible, e incluso en el llamado infrarrojo
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cercano, y solo son detectables a longitudes de onda mayores,
en el llamado sub-milimétrico. Las galaxias más masivas,
distantes a miles de millones de años-luz, están envueltas en
grandes cantidades de polvo parecido a una mezcla de hollín
y arena, haciendo muy difícil su detección en el rango de la
luz visible, pero son muy brillantes en el infrarrojo lejano
y debido a su gran distancia son detectables en la región
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espectral sub-milimétrica. Este universo oscuro y completamente desconocido encierra la clave para comprender etapas
cruciales del origen de sistemas como nuestra Galaxia y el
Sistema Solar, así como los procesos químicos y físicos involucrados. Es aquí donde surge la necesidad de alcanzar
altísimas resoluciones espaciales (0.1” – 0.01”, equivalente
a ver un autobus en la Luna) y altísima sensibilidad (10 MJy
en una hora de integración, equivalente a detectar la energía
de una ampolleta de 100 W a un año-luz en una hora), para
enfrentar nuevos problemas, llevándonos a la necesidad de
construir este mega-observatorio.
El comienzo de ALMA en Chile partió con una extensa campaña meteorológica entre los años 1995 al 2000 en busca del
mejor sitio para construir este observatorio. ALMA opera a
longitudes de onda que van desde los 10 mm a 0,3 mm (en
contraste, la luz visible se encuentra en el rango de 400 a
700 mm). A su vez, estas longitudes de onda son fuertemente
absorbidas por el vapor de agua y las nubes, de manera que
se necesitaba un sitio extremadamente seco y además lo suficientemente plano para la construcción de este conjunto de
antenas. La elección fue el Llano de Chajnantor, una planicie
a aproximadamente 50 kms. al Este de San Pedro de Atacama
y a 5.000 mts. de altura sobre el nivel del mar.
Las primeras tres antenas de 12 mts. fueron extensamente
probadas durante los años 2003 al 2007en Nuevo México
(EE.UU.), llegando la primera a Chile en abril del 2007, que
se instaló en Chajnantor en septiembre del 2009. A la fecha
hay ya más de 20 de estas antenas en el sitio, las que son
capaces de conseguir una precisión en su superficie mejor a
25 micrones, i.e. ¼ del tamaño de un cabello humano, en las
más diversas condiciones meteorológicas, con temperaturas
que van desde los -20 ºC a 20 ºC y vientos del orden de 75
km/h.
Además, en paralelo se construyó el centro de operaciones de
ALMA o OSF (Operations Support Facility), localizado a 2.900
mts. de altitud en San Pedro de Atacama, donde se encuentra
la sala de control del observatorio, así como los laboratorios
donde se ensamblan las antenas. En Chajnantor se construyó el edificio del AOS (Array Operations Site), a 5.000 mts.
de altitud. Este es el hogar del “correlacionador”, un supercomputador altamente especializado capaz de realizar 17
peta-operaciones por segundo, esto es, diez millones de veces
más rápido que un computador de escritorio, y que tiene la
misión de recibir las señales provenientes de las antenas, digitalizarlas y combinarlas para producir datos en condición
de ser procesados y analizados por los científicos.
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CIENCIA
Las primeras imágenes científicas de ALMA fueron presentadas a la comunidad científica en noviembre de 2010. Ellas
consistían en observaciones a objetos tan variados como núcleos de formación estelar, discos de polvo rodeando estrellas
donde se forman planetas y aún galaxias distantes a miles de
millones de años-luz. Estas demostraron la tremenda potencialidad del instrumento aún con solo las ocho antenas que
contaba hasta esa fecha.
El comienzo de la aventura
Actualmente ALMA se prepara para su siguiente gran paso al
haberse dado inicio el 30 de septiembre del presente año al
período de observaciones llamado Ciencia Inicial. Para ello,
de los más de 900 proyectos que postularon de todo el mundo
para obtener tiempo en ALMA, se seleccionaron 112 proyectos a partir de su mérito científico y factibilidad técnica de
observación. De éstos, el 10% corresponde a proyectos cuyos
investigadores principales son miembros de la comunidad
científica nacional. Estos 112 proyectos involucran líneas
de investigación tan variadas como el estudio del medio interestelar, formación de estrellas, estudio de las galaxias y
cosmología.
Ciencia Inicial en ALMA es el principio de una nueva era
en la radio astronomía mundial, donde ésta se une a la
era de los grandes telescopios como el E-ELT a ser construido en nuestro país, de los cuales ALMA es el complemento.
Además, con el comienzo de las operaciones de ALMA se abre
la posibilidad de realizar significativos descubrimientos en
astronomía, ampliando la frontera de nuestro conocimiento
del Universo, del nacimiento y formación de estrellas y planetas, y de la formación y evolución de las galaxias a límites
aún insospechados.
Es importante mencionar que la construcción de este megaproyecto científico ha contado con la invaluable cooperación
y ayuda permanente de Chile, no solo en lo relativo a facilitar el terreno y otorgar garantías para su construcción, sino
que la construcción de ALMA ha contado con la participación
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ALMA es el principio de esta nueva era de colaboración y entendimiento. En nuestro caso, como chilenos hemos dejado
de ser meros espectadores y nuestro país se ha vuelto por fin
protagonista de este gran avance.
de técnicos, ingenieros e incluso
científicos chilenos, lo que ha sido
crucial para el desarrollo de este
verdadero proyecto mundial.
El inicio de las primeras operaciones científicas de ALMA puede ser
considerado un triunfo de la cooperación mundial, al menos en
el mundo de la ciencia, por sobre
las rivalidades y la competencia.
Los nuevos desafíos científicos
y técnicos que impone el siglo
XXI nos muestran que si queremos
avanzar como sociedad hacia un mundo mejor, la cooperación entre las naciones es la clave para el éxito.
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