En lo alto del Cerro Pachón, de 2.700 metros de altura, el aire es claro y seco, y hay pocas nubes que impidan la hermosa vista de las estrellas. Es aquí donde el Observatorio Vera C. Rubin pronto utilizará una cámara digital de 3.200 megapíxeles del tamaño de un automóvil (la más grande jamás construida) para producir un nuevo mapa de todo el cielo nocturno cada tres días.

Rubin, que genera 20 terabytes de datos por noche, capturará detalles precisos sobre el sistema solar, la Vía Láctea y la estructura a gran escala del cosmos, lo que ayudará a los investigadores a comprender su historia y evolución actual. Captará eventos que cambian rápidamente, incluidas las explosiones estelares llamadas supernovas, la evisceración de estrellas por agujeros negros y el zumbido de los asteroides en el cielo. Los hallazgos del observatorio ayudarán a desentrañar misterios fundamentales como la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura, dos fenómenos que no se han observado directamente pero que afectan la forma en que los objetos del universo se unen y se separan.

Rubin es el último y más avanzado miembro de la ilustre línea de observatorios del firmamento, instrumentos que captan o inspeccionan todo el firmamento una y otra vez. Se espera que sus primeras imágenes científicas se obtengan a finales de este año. En una sola exposición, Rubin captará 100.000 galaxias, la mayoría invisibles para otros instrumentos. El observatorio, que ha tardado un cuarto de siglo en construirse, está preparado para ampliar nuestra comprensión de casi todos los rincones del universo.

La instalación también mirará más allá de la Vía Láctea, catalogando alrededor de 20 mil millones de galaxias previamente desconocidas y mapeando su ubicación en largas estructuras filamentosas conocidas como la red cósmica.

"No puedo pensar en ningún astrónomo que no esté entusiasmado con [Rubin]", dice Christian Aganze, arqueólogo galáctico de la Universidad de Stanford en California.

El observatorio fue propuesto por primera vez en 2001. En aquel entonces, se lo llamó Large-Aperture Synoptic Survey Telescope (LSST), y surgió de un concepto anterior de un instrumento que estudiaría la materia oscura, la enigmática sustancia que constituye el 85% de la materia del universo. El LSST fue replanteado más tarde para centrarse en un conjunto más amplio de cuestiones científicas, catalogando el cielo nocturno a lo largo de una década. Hace cinco años, se le cambió el nombre en honor a la difunta astrónoma estadounidense Vera Rubin, que descubrió algunas de las mejores pruebas a favor de la existencia de la materia oscura en los años 70 y 80.

Durante sus operaciones, Rubin apuntará sus agudos ojos al cielo y tomará una exposición de 30 segundos de un área mayor que 40 lunas llenas. Luego girará hacia una nueva zona y tomará otra foto, volviendo a la misma franja de cielo después de unas tres noches. De esta manera, puede proporcionar una vista constantemente actualizada del universo, creando esencialmente "este enorme video del cielo austral durante 10 años", explica Anais Möller, astrofísica de la Universidad Tecnológica de Swinburne en Melbourne, Australia.

Para llevar a cabo su trabajo, Rubin se basa en un innovador diseño de tres espejos, diferente al de cualquier otro telescopio. Su espejo primario está formado por dos superficies separadas con diferentes curvaturas. La sección exterior, de 8,4 metros de ancho, capta la luz del universo y la refleja en un espejo secundario de 3,4 metros de ancho situado encima. Este rebota la luz hacia la parte interior del espejo primario, que se extiende cinco metros de ancho y se considera un espejo terciario, antes de reflejarse en una cámara digital. La configuración compacta permite que el enorme instrumento sea potente pero ágil, ya que se mueve para tomar aproximadamente 1.000 fotos por noche.

“Tiene cinco segundos para pasar a la siguiente posición y estar listo”, explica Sandrine Thomas, subdirectora de construcción del observatorio y científica del proyecto del telescopio. “Es decir, no se mueve, no vibra, es sólido como una roca, listo para tomar la siguiente imagen”.

La cámara de Rubin, de 3.000 kilogramos, es la más sensible jamás creada para un proyecto astronómico. Al apilar imágenes de un trozo de cielo tomadas durante varias noches, el telescopio podrá detectar objetos cada vez más tenues y observar más profundamente el cosmos cuanto más tiempo esté en funcionamiento.

Cada exposición crea una avalancha de datos, que deben enviarse por cables de fibra óptica a centros de procesamiento de todo el mundo. Estos utilizan el aprendizaje automático para filtrar la información y generar alertas para los grupos interesados, dice Möller, que ayuda a gestionar los denominados intermediarios comunitarios, grupos que diseñan software para ingerir los terabytes de datos nocturnos y buscar fenómenos interesantes. Un pequeño cambio en el cielo (del que se espera que Rubin vea unos 10 millones por noche) podría indicar una explosión de supernova, un par de estrellas en fusión o un objeto masivo que pasa frente a otro. Los distintos equipos querrán saber cuál es cuál para poder apuntar otros telescopios a regiones concretas para realizar estudios de seguimiento.

Gracias a su capacidad para detectar objetos débiles, se espera que Rubin multiplique por diez o cien el número de asteroides y cometas conocidos. Muchos de ellos tendrán más de 140 metros de diámetro y órbitas cercanas a la de la Tierra, lo que significa que podrían amenazar nuestro mundo. Además, catalogará 40.000 nuevos cuerpos helados pequeños en el Cinturón de Kuiper, una región en gran parte inexplorada más allá de Neptuno donde nacen muchos cometas, lo que ayudará a los científicos a comprender mejor la estructura y la historia de nuestro sistema solar.

“Nunca habíamos tenido un telescopio tan grande que captara imágenes tan amplias y profundas”.

Anais Möller, astrofísica, Universidad Tecnológica de Swinburne, Melbourne, Australia

Más allá de nuestro sistema solar, Rubin detectará destellos que indican que hay exoplanetas que pasan frente a sus estrellas madre, lo que hace que se oscurezcan brevemente. También debería encontrar miles de nuevas enanas marrones, objetos débiles de tamaño intermedio entre planetas y estrellas, cuyas posiciones en la Vía Láctea pueden proporcionar información sobre cómo los entornos en los que nacen las estrellas afectan el tamaño y el tipo de objetos que pueden formarse allí. Descubrirá galaxias enanas tenues nunca antes vistas que orbitan alrededor de la nuestra y observará de cerca las corrientes estelares, rastros remanentes de estrellas que quedaron cuando la Vía Láctea destrozó otras galaxias similares.

El complejo también observará más allá de la Vía Láctea, catalogando alrededor de 20 mil millones de galaxias previamente desconocidas y cartografiando su ubicación en largas estructuras filamentosas conocidas como la red cósmica. La atracción gravitatoria de la materia oscura afecta directamente la forma general de esta red, y al examinar su estructura, los cosmólogos obtendrán evidencia de diferentes teorías sobre qué es la materia oscura. Se espera que Rubin observe millones de supernovas y determine su distancia de nosotros, una forma de medir la velocidad a la que se expande el universo. Algunos investigadores sospechan que la energía oscura, que está causando que el cosmos se expanda a un ritmo acelerado, puede haber sido más fuerte en el pasado. Los datos de supernovas más distantes y, por lo tanto, más antiguas, podrían ayudar a reforzar o refutar tales ideas y, potencialmente, también a delimitar la identidad de la energía oscura.

En casi todos los sentidos, Rubin será un proyecto monumental, lo que explica el entusiasmo casi universal de quienes están en el campo por verlo finalmente comenzar a operar.

“Nunca habíamos tenido un telescopio tan grande que captara imágenes tan amplias y profundas”, afirma Möller. “Es una oportunidad increíble para identificar con precisión los cambios en el cielo y comprender su física”.

Adam Mann es un periodista independiente sobre el espacio y la física que vive en Oakland, California.