De lo nuevo y lo viejo

Por Natalia Ruiz Zelmanovitch, el 15 febrero, 2021. Categoría(s): Astronomía • Química • Tecnología

Apostar por lo que ya tenemos

Quienes me conocen saben que soy una firme defensora de apostar por el desarrollo de tecnología en telescopios. No en vano trabajé durante un tiempo para el Gran Telescopio Canarias y vi cómo se ponía en peligro su nivel de competitividad al no invertir lo suficiente en su momento: nos habrían dejado con un telescopio estupendo, pero sin instrumentos de frontera para sacar lo mejor de él.

Con el paso del tiempo he acabado trabajando en una rama de la astronomía que observa lo que ocurre en los rangos más fríos del espectro de la luz. En esos rangos se utilizan radioantenas, y en España tenemos instaladas unas cuantas.

En las últimas décadas otros países han construido y mejorado instalaciones similares. Y está feo decirlo, pero pocos apostaban por esta antena de la que les voy a hablar cuando había otras que estaban arrojando muy buenos resultados en cuanto a precisión y sensibilidad.

Hace unas semanas asistí online a una charla de José Cernicharo (investigador en el Instituto de Física Fundamental del CSIC), recientemente galardonado con el Premio Miguel Catalán 2020 a la carrera científica, otorgado por la Comunidad de Madrid. La charla, pensada para dar a conocer a gente del gremio los últimos resultados obtenidos, fue una mezcla de pasión y alegrías. Cernicharo lleva toda su vida trabajando en el estudio de la química del espacio y la astrofísica molecular. En los últimos años coordina el proyecto europeo NANOCOSMOS junto con otros dos investigadores principales, Christine Joblin (CNRS) y José Ángel Martín Gago (ICMM-CSIC). Nanocosmos es un reto en todas sus facetas, ya que impulsa la frontera del conocimiento con una propuesta arriesgada y compleja. No en vano las Synergy Grants que otorga el ERC (siglas en inglés de Consejo Europeo de Investigación) son apuestas que buscan esa dificultad, aun a riesgo de no obtener los resultados pensados en un principio. Así es la ciencia y así es como hay que defenderla.

Máquinas para conocer el universo más pequeño

El caso de Nanocosmos es un paso hacia el descubrimiento que une ciencia y tecnología, con varias máquinas desarrolladas dentro del proyecto que están dando resultados sorprendentes.

La máquina Stardust ha sido una máquina construida desde cero, utilizando, por supuesto, los conocimientos de quienes tienen muchísima experiencia en ciencia de superficies, pero con unos objetivos dirigidos específicamente a despejar incógnitas relacionadas con la astroquímica, con conocer cómo se forman los granos de polvo en las envolturas de las estrellas evolucionadas.

Desarrollada en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC) de la mano de José Ángel Martín Gago y su equipo, esta máquina es capaz de sintetizar granos de polvo “a la carta” y hacerlos pasar por varias fases para determinar su comportamiento bajo condiciones físicas concretas. Esto nos sirve para confirmar lo que se observa con antenas y telescopios.

La cámara de simulación GACELA (Gas Cell for Chemical Evolution) ha sido ese eslabón que une lo nuevo y lo viejo. Instalada en Yebes, utiliza los mismos receptores que se han instalado en la radioantena de Yebes de 40m. Esta cámara estudia la interacción de pequeñas partículas con la atmósfera primitiva de la Tierra y tiene una altísima precisión para definir la composición del gas.

Por último, la máquina AROMA sirve para dar ese paso posterior en el análisis: se analizan las muestras obtenidas en la máquina Stardust y en GACELA. Pero no solo eso: sirve para analizar diminutos restos de material procedente de meteoritos, ayudándonos a dilucidar qué elementos los forman para comparar así los restos hallados con otros procesos.

Estas tres máquinas son las protagonistas de este vídeo corto, de diez minutos, que habla de cómo funcionan y de cuáles han sido sus primeros resultados. Ellas nos ayudan a completar el puzzle de la información que nos ofrecen las simulaciones, las observaciones y, finalmente, los propios experimentos. De hecho, hay una frase que no puedo olvidar de una entrevista que hice hace tiempo a Louis Le Sergeant d’Hendecourt (del equipo de Astroquímica y Orígenes del Instituto de Astrofísica Espacial (CNRS-UPS) en Francia): “La astrofísica de laboratorio es el juez supremo en astroquímica”.

Nuevos receptores, mayor sensibilidad

El Centro Astronómico de Yebes (Instituto Geográfico Nacional) cuenta con varias herramientas, y una de ellas, la de mayor tamaño, es la radioantena de 40m de Yebes. Desde el año 2010 se centra en la Interferometría de Línea de Base Muy Larga (VLBI, por sus siglas en inglés), actuando conjuntamente con otras radioantenas situadas en distintos puntos del planeta, así como en observaciones de antena única, actuando en solitario. Ha estado cubriendo bandas de frecuencia concretas (principalmente entre 2 GHz y 90 GHz en ventanas discontinuas y estrechas) con el fin de satisfacer las necesidades actuales de la Red Europea de VLBI (EVN) y el Conjunto Global Milimétrico de VLBI (GMVA).

Pero Nanocosmos decidió apostar por mejorar sus prestaciones, aportando unos receptores específicos dirigidos a cumplir con los objetivos del proyecto. Para ser sinceros, estamos tan acostumbrados a apostar por cosas nuevas y desechar lo “viejo”, que a veces no somos conscientes de lo valiosas que son algunas herramientas. De hecho, investigadores japoneses hicieron algo parecido con el telescopio de Nobeyama de 45m, pero el nivel de sensibilidad que ha obtenido el 40m es muy superior.

La combinación de lo viejo y lo nuevo ha sido arrolladora: el trabajo en equipo desarrollado por todo el personal del Centro Astronómico de Yebes, junto con la apuesta de Nanocosmos, ha logrado aumentar la cobertura instantánea de frecuencias para observar numerosas transiciones moleculares de forma simultánea. Esto reduce el tiempo de observación y maximiza la salida de datos del telescopio (en este artículo científico se describen las especificaciones técnicas de estos receptores). Destaca la mejora en sensibilidad en la banda Q (aunque también en la W), con unos resultados observacionales que abren la posibilidad de estudiar el espectro de diferentes medios astrofísicos con una sensibilidad sin precedentes.

La primera muestra de ello es un barrido espectral que puede considerarse como una hazaña. Ya durante la fase de pruebas de los receptores se realizaron observaciones de muy alta sensibilidad, revelando el enorme potencial del nuevo equipamiento del radiotelescopio: en muy poco tiempo se han descubierto 11 nuevas moléculas (y lo que queda por descubrir).

El barrido de TMC-1 y las observaciones de IRC+10216

TMC son las siglas en inglés de la Nube Molecular de Tauro . Se trata de un vivero de estrellas recién nacidas a tan solo 430 años luz, lo que la convierte en la nube molecular con vivero estelar más cercana a la Tierra y, por tanto, en un perfecto “laboratorio” de estudio. Destaca por la abundancia de moléculas complejas, muchas de ellas estudiadas y/o descubiertas por miembros del equipo de Nanocosmos.

El barrido espectral ha sido tan profundo y ha alcanzado tanta sensibilidad que se ha disparado el número de moléculas descubiertas en un tiempo récord. En concreto, las protagonistas (que iremos desvelando) son aniones, moléculas protonadas e isomeros metaestables. También se ha seguido estudiando la envoltura de la estrella evolucionada IRC+10216 (una vieja conocida de esta casa). Les iremos contando novedades sobre ella.

Por ahora, quédense con la idea de que la antena de 40m de Yebes, con sus nuevos receptores, sobrepasa todo lo hecho anteriormente en este campo, y que la combinación entre las observaciones hechas con la radioantena y los experimentos llevados a cabo con la cámara GACELA (que tiene, recordemos, los mismos receptores que la antena), va a dar unos resultados increíbles. Ya los está dando. El entusiasmo generalizado que se respiraba en el ambiente el día de la charla online era real y totalmente tangible. Porque la ciencia, pese a sus dificultades, sigue dando pasos para ampliar nuestro conocimiento.