Consideremos esto: los astrónomos piensan en el telescopio espacial Hubble tan pequeño.
Esto puede sorprenderle, ya que después de tres décadas de tomar imágenes con profundidad y detalle que la mayoría de los telescopios terrestres no podían lograr, la concepción popular sostiene que el Hubble debe ser uno de los telescopios más grandes jamás construidos.
Pero su espejo tiene sólo 2,4 metros de ancho. Eso no es muy grande. Incluso el JWST más nuevoahora tomar imágenes que evoquen jadeos Similar al Hubble, tiene un espejo de 6,5 metros de ancho, lo que lo sitúa sólo en un territorio de tamaño mediano a grande entre los astrónomos. Por supuesto, estos telescopios fueron lanzados al espacio en cohetes, un proceso que pone sus propios límites sobre cuán grande puede ser un alcance. En la Tierra hay telescopios mucho más grandes; el telescopio muy grande en Chile tiene un espejo de 8,2 metros, mientras que el Telescopios gemelos Keck en Hawai’i son cada uno de ellos gigantescos de 10 metros de ancho. Actualmente se están construyendo varios telescopios enormes, incluido el Telescopio gigante de Magallanes (que tiene siete espejos de 8,4 metros, que se suman a un espejo único equivalente de 22 metros de ancho) en Chile y el Telescopio de treinta metros en Hawaii.
Y, en estos momentos, el telescopio más potente que se está construyendo es el del Observatorio Europeo Austral. Telescopio extremadamente grandeo ELT, que, una vez finalizado en 2028, será una asombrosa 39 metros al otro lado de. Será, con diferencia, el telescopio de luz visible e infrarroja más grande del planeta o sobre él.
ELT también podría ser el más grande que jamás se haya construido. Las razones se reducen al costo (como era de esperar), la ingeniería y la implacabilidad de las leyes geométricas.
Ese último factor será crucial para limitar el tamaño de los telescopios gigantes. Los astrónomos a veces llaman a los telescopios “cubos de luz” porque recogen la luz que cae del cielo como un cubo bajo la lluvia recoge agua. Cuanto más grande sea el cubo, más lluvia recogerás. Los objetos débiles lloviznan sólo una muy poca luz que llega a la Tierra. Un telescopio más grande capta más luz, por lo que, en principio, puede ver objetos más débiles, galaxias más distantes y estrellas más antiguas. Después de siglos de observaciones, hemos visto la mayoría de los objetos brillantes en el cielo, por lo que la frontera astronómica ahora está en buscar los más tenues.
Los telescopios más grandes tienen otra ventaja: tienen mejor resolución y la capacidad de ver detalles finos. Un telescopio dos veces más ancho puede detectar detalles la mitad de grandes. Eso significa ver las galaxias distantes como algo más que pequeñas manchas.
Por estas razones los astrónomos siempre quieren telescopios más grandes. El problema es que más allá de cierto tamaño (aproximadamente 8 metros de ancho), un espejo telescópico monolítico de una sola pieza es extremadamente difícil de fundir, pulir y utilizar; construir una estructura sólo para soportar un peso tan inmenso es prohibitivo. El área del espejo de un telescopio aumenta como el cuadrado del diámetro, por lo que un telescopio de diez metros tendrá 4 veces el área (y aproximadamente 4 veces el volumen y, por tanto, el peso) de uno de 5 metros de ancho.
Para superar este obstáculo, los astrónomos han recurrido a espejos segmentados; combinando efectivamente varios espejos más pequeños en uno más grande. Generalmente tienen forma hexagonal, porque los hexágonos se pueden colocar fácilmente en grandes matrices; JWST utiliza precisamente ese tipo de arreglo. Pequeños motores en la parte posterior inclinan e inclinan estos segmentos para garantizar que se combinen con la mayor precisión posible. Aún mejor, estos espejos pueden ser bastante delgados y pueden deformar su forma según sea necesario para superar el desenfoque inducido por la atmósfera de la Tierra. El aire, una masa hirviendo de sopa gaseosa, se distorsiona y difunde la luz procedente del cosmos: por eso las estrellas brillan. Pero utilizando sensores y actuadores altamente sofisticados, los segmentos del espejo se deforman en milisegundos para corregir esta turbulencia, agudizando la resolución de un telescopio. Los telescopios terrestres emplean ahora esta técnica de “óptica adaptativa” de forma rutinaria para obtener imágenes tan nítidas como las del Hubble y el JWST.
Así es como el ELT puede ser tan grande; empleará 798 segmentos de espejos individuales. Cada uno tendrá 1,4 metros de ancho y contará con múltiples sistemas para moverse y cambiar de forma, controlados automáticamente por sensores y una computadora.
El sistema es comprensiblemente caro; Se estima el costo total de referencia para ELT. en alrededor de $ 1.5 mil millones en dólares de 2023. La ingeniería de esta inmensa bestia también es de vanguardia. Requiere una gran cúpula de 80 metros de alto y 88 de ancho, y una base equipada con amortiguadores para amortiguar las vibraciones.
Esta es la razón por la que el ELT puede ser uno de los telescopios terrestres más grandes, si no el más grande, jamás construido. Es posible que algún día se pueda construir algo cada vez más grande, pero cualquier cosa significativamente más grande costará varias veces más, con dolores de cabeza de ingeniería proporcionalmente mayores. De hecho, el ELT comenzó como una idea llamada OWL—el Telescopio abrumadoramente grande—Ese habría sido un Brobdingnagian de 100 metros de ancho; Después de una larga revisión, un panel de astrónomos decidió que unos 39 metros más modestos serían suficientes.
¿Necesitamos telescopios más grandes? ELT fue dimensionado para satisfacer las necesidades científicas de la comunidad astronómica. Los que incluyen imágenes directas cercanas exoplanetas—incluidos mundos del tamaño de la Tierra a la distancia adecuada de sus estrellas para tener agua líquida—y volver a la era del universo que dio origen a las primeras galaxias. Los telescopios más grandes podrían hacer más, pero actualmente ELT está a la vanguardia de la astronomía. Puede sentar las bases, literalmente, para futuros telescopios aún más grandes, pero su momento aún no ha llegado.
Y ese futuro podría retrasarse aún más. En cambio, los astrónomos podrían recurrir a una técnica de décadas de antigüedad llamada interferometría, donde las observaciones desde radiotelescopios a grandes distancias se combinan para imitar la resolución de un telescopio mucho más grande. El telescopio del horizonte de eventos, que ha observado el agujero negro central de la Vía Láctea y el de la galaxia M87, es un radiointerferómetro. Combina telescopios en toda la Tierra, creando efectivamente un observatorio del tamaño de todo nuestro planeta.
Suena genial, pero hay dos problemas con la interferometría para observaciones de luz visible. Una es que no aumenta el área de los telescopios individuales, por lo que ver fuentes débiles (un aspecto crítico de las observaciones astronómicas) sigue siendo un problema. La otra es la dificultad de combinar las escalas de observaciones con la frecuencia de la luz detectada, donde las frecuencias de la luz visible varían mucho, mucho más que las ondas de radio. Se ha logrado interferometría de luz visible para telescopios muy juntos.el interferómetro del telescopio muy grande utiliza cuatro telescopios de 8 metros separados por unas pocas docenas de metros, pero si bien es posible obtener líneas de base más largas, son extremadamente desafiantes. que requieren precisión de medición a escala nanométrica. Sin embargo, si la interferometría de luz visible finalmente fuera posible con líneas de base más largas, aliviaría la necesidad de un telescopio aún más grande que el ELT.
Dicho esto, ¿querrían los astrónomos un telescopio más grande si fuera posible? Sí, obviamente. Y el costo aún puede ser menor que el de un telescopio espacial mucho más pequeño aunque más ágil.
Y tal vez se descubran tecnologías futuras que puedan superar algunas de las barreras para crear un gigantesco telescopio de luz visible. Podríamos construir observatorios en la Luna, por ejemplo, donde la menor gravedad y la falta de atmósfera ofrecen una enorme ventaja sobre los instrumentos terrestres. Un radiotelescopio de un kilómetro de diámetro, ubicado en un cráter lunar, ha sido propuesto para el lado oculto de la luna, libre de interferencias terrenales, por ejemplo. Aunque los radiotelescopios son mucho más fáciles de construir que los de luz visible, si estamos planteando la construcción de tales bestias en la Luna, tal vez un gigante que pueda detectar la luz visible sea algo a considerar. Es un sueño, pero las tecnologías tienen una manera de convertir los sueños en realidad.
Nunca digas nunca. ELT puede ser el más grande jamás construido y aún puede mantener ese récord por mucho, mucho tiempo. Pero quizás no para siempre.
Este es un artículo de opinión y análisis, y las opiniones expresadas por el autor o autores no son necesariamente las de Científico americano.