El 27 de Noviembre, el nuevo instrumento del Observatorio Europeo Austral (ESO, en el desierto de Atacama, Chile) llamado ESPRESSO obtuvo lo que en Astronomía llamamos “su primera luz”. Esto significa que el instrumento abrió sus ojos, por primera vez, al Universo. Observó una estrella muy brillante en el cielo llamada tau-Ceti y comenzó así un periodo de pruebas en el que se comprobará el correcto funcionamiento de todo el sistema antes de ofrecerlo a la comunidad científica. En los últimos meses, han tenido lugar otros dos periodos de pruebas y el pasado 3 de Febrero el instrumento se usó, por primera vez con los cuatro telescopios de 8,2 metros de diámetro que componen el VLT (el equivalente a un telescopio de 16 metros de diámetro). Pero, ¿qué es ESPRESSO? ¿Por qué es tan importante su instalación? ¿Qué nueva información y qué nueva ciencia podremos hacer con él?
Para empezar, es importante entender la diferencia entre instrumento y telescopio. El telescopio es el sistema que nos permite canalizar la luz que proviene de los objetos celestes (estrellas, galaxias, etc.) hacia lo que llamamos instrumentos. Los instrumentos son sistemas que analizan la luz que les llega de estos objetos celestes. Cada telescopio puede tener varios instrumentos y cada instrumento analiza la luz de una forma distinta, permitiéndonos estudiar varios aspectos del objeto que estamos estudiando. Por ejemplo, hay instrumentos que nos permiten tomar imágenes del cielo y hay instrumentos que nos permiten descomponer la luz que proviene de un objeto en sus diferentes colores. A estos últimos los llamamos espectrógrafos. Y esto es exactamente lo que hace ESPRESSO.
“La luz viaja entre 60 y 100 metros a través de túneles subterráneos transportada por espejos y lentes desde el telescopio hasta llegar al instrumento”
En Paranal, cada uno de los cuatro telescopios de 8,2 metros que tenemos (llamados UTs) tiene tres instrumentos diferentes. La novedad con ESPRESSO es que este instrumento puede ser alimentado por cualquiera de los cuatro telescopios o por los cuatro a la vez. Esto es posible gracias a un sistema de túneles a través de los cuales la luz viaja entre 60 y 100 metros transportada por espejos y lentes. Todo ello con una precisión quirúrgica. Esta luz es transportada hacia una sala subterránea donde se encuentra ESPRESSO. De hecho, ESPRESSO está encerrado en una sala con 3 niveles de aislamiento (es decir, un tanque de vacío dentro de una sala dentro de otra sala) de forma que la temperatura dentro del instrumento no varía más de una milésima de grado. Esto es crucial para conseguir los objetivos científicos del instrumento: medir variaciones en la velocidad de una estrella de ¡10 cm/s! Esto es, ESPRESSO va a ser capaz de detectar que una estrella a cientos de años luz de distancia se mueve ¡a la velocidad de una tortuga!
“ESPRESSO va a ser capaz de detectar que una estrella a cientos de años luz de distancia se mueve ¡a la velocidad de una tortuga!”
Esto es impresionante pero…¿por qué necesitamos esto? Pues resulta que un señor llamado Isaac Newton (quizás os suene de algo) allá por finales del siglo XVII enunció sus tres leyes de la gravitación universal en su “Philosophiæ naturalis principia mathematica“. Una de estas leyes es el conocido como principio de acción y reacción. 
Esta ley viene a decir que cualquier cuerpo que ejerza una fuerza gravitatoria sobre otro sufrirá la misma fuerza pero de sentido contrario. Es decir, si una estrella ejerce fuerza sobre un planeta haciéndolo girar en torno a ella (como el Sol sobre la Tierra), el planeta también atraerá a la estrella haciéndola moverse entorno a un punto que llamamos centro de masas del sistema (ver imagen). Esto implica que el Sol no está parado sino que sufre un bamboleo circular debido a la presencia de otros planetas. Por ejemplo, Júpiter (que es muy grande) le induce un movimiento de 12 metros por segundo (43 km/h) mientras que la Tierra le induce un movimiento de… 10 cm/s (menos de 1km/h). Sí, justo lo que vamos a poder medir con ESPRESSO. En otras palabras, con ESPRESSO vamos a poder medir el movimiento que inducen planetas como la Tierra en la zona habitable a estrellas como el Sol. O lo que es lo mismo, ESPRESSO será capaz de encontrar y caracterizar, por primera vez, planetas exactamente como la Tierra alrededor de estrellas exactamente como el Sol.
Pero ESPRESSO no es tan solo un instrumento, sino una instalación en sí misma. El instrumento ha sido concebido para poder ser empleado no solo con uno de los cuatro telescopios que conforman el VLT sino que es capaz de recoger la luz con los cuatro telescopios a la vez. La ventaja de esto es que la capacidad colectora es mucho mayor, equivalente a la luz que recogería un único telescopio de 16 metros de diámetro. Esto va a permitir la observación de objetos mucho más débiles por primera vez con una resolución tan alta. Así, además de la detección de planetas en estrellas más lejanas, ESPRESSO podrá observar galaxias más cerca del origen del Universo y probar así algunas constantes físicas que son claves para entender la Física de Partículas. Finalmente, ESPRESSO también será capaz de ayudarnos a entender la formación de galaxias entendiendo su composición química gracias a la combinación entre su extraordinaria resolución sin precedentes y la calidad y tamaño de los telescopios que emplea para recolectar la luz proveniente de los objetos celestes.
En cuanto al la detección y caracterización de planetas extrasolares, en la última década, tanto los telescopios espaciales como la misión Kepler han permitido detectar planetas de un tamaño incluso menor que la Tierra. Sin embargo, estos planetas se encontraban demasiado cerca de sus estrellas, de forma que el agua no puede estar en estado líquido en su superficie (al estar demasiado cerca de la estrella, la temperatura es demasiado alta y el agua se evaporaría). Con ESPRESSO, ahora sí, podremos detectar planetas más alejados de sus estrellas, en zonas más propicias para albergar agua líquida en su superficie. Como sabemos, la única forma de vida que conocemos hasta el momento está basada en este compuesto químico, el agua. Por tanto, encontrar planetas que reúnan las condiciones para disponer de reservas de agua líquida en su superficie es esencial en nuestra búsqueda de vida fuera de nuestro planeta. Pero este es solo el primer paso, ya que aún queda mucho trabajo por delante para comprender tanto las condiciones bajo las que dicha vida puede crecer así como los procesos que favorecen su continuidad y evolución.
Así pues, con ESPRESSO, la detección de puntos pálidos azules (como Carl Sagan llamara a la Tierra en aquélla imagen obtenida por la sonda Voyager I desde los confines del Sistema Solar) alrededor de otras estrellas similares al Sol, está mucho más cerca.
jlillo
Jorge, ¡qué requetebien explicado! Así da gusto. Debe ser muy emocionante vivir la experiencia de un nuevo instrumento con la capacidad que tiene ESPRESSO. ¡Lo que nos queda por descubrir!
Mil gracias por compartirlo.
Interesante!
Jorge, explicado así como tu lo haces, creo que hasta los gobernantes que os leyeran solo un poco a los científicos, entenderían la necesidad de destinar fondos a la investigación. Pero como la ciencia no va con ellos (los gobernantes), ni siquiera os leen. Estos temas no están entre sus prioridades.
Y un país sin ciencia será siempre un país sin futuro.
Gracias por acercarnos la astronomía de esta manera tan sencilla.