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Cómo el fallo estrepitoso de un telescopio llevo a esta impresionante imagen de rayos X

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La primera imagen de la Gran Nube de Magallanes tomada por el telescopio eROSITA.
Imagen: F.Haberl, M. Freyberg and C. Maitra, MPE/IKI

La imagen de rayos X de arriba muestra a uno de los vecinos de la Vía Láctea, la Gran Nube de Magallanes. En esta imagen se pueden apreciar vagas emisiones de gas, estrellas, núcleos galácticos distantes y en el centro los restos de una supernova descubierta por primera vez hace 32 años, todo orbitando a nuestra galaxia a 158.200 años luz de distancia. Pero para poder observar todo esto desde la Tierra hizo falta décadas de trabajo, y algunos dramáticos fracasos.

Los científicos del Instituto Max Planck acaban de dar a conocer las primeras y hermosas imágenes del telescopio eROSITA, tomadas desde el espacio estas últimas dos semanas. Con el tiempo, esperan usar el telescopio eROSITA y el telescopio ART-XC, ambos lanzados como parte de la misión Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG) durante el pasado verano, para mapear el cielo usando rayos X y así comprender mejor la estructura misma del universo. Esta misión, sobre todo la del eROSITA, carga con los fantasmas del telescopio ABRIXAS, que tuvo un desafortunado final poco después de su lanzamiento en 1999.

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Los científicos llevan décadas esperando un aparato con el que medir rayos X de alta energía. Científicos soviéticos propusieron una de esas misiones en 1987, pero murió tras el colapso de la Unión Soviética. La astronomía de rayos X estudia algunas de las preguntas más importantes sobre nuestro universo al sondear sus regiones más densas y calientes: las de los agujeros negros, los cúmulos de galaxias o los restos de supernovas. Saber cómo funcionan los cúmulos de galaxias es especialmente importante para comprender la estructura a gran escala y la evolución del universo. Potentes telescopios de rayos X como el Observatorio de rayos X Chandra y el XMM-Newton se utilizan para observar regiones más pequeñas del universo y objetos individuales.

Pero los científicos necesitan un telescopio de reconocimiento, uno que mapee todo el cielo en longitudes de onda de rayos X para responder preguntas más amplias sobre el universo y que sirva para saber dónde apuntar esos otros telescopios de rayos X más sofisticados. eROSITA es la culminación de esos esfuerzos. El telescopio tomará imágenes de rayos X de todo el cielo, revelando información nunca antes vista sobre el cielo nocturno y tal vez hasta 100.000 nuevos cúmulos de galaxias. Esos nuevos cúmulos de galaxias ayudarán a los científicos a comprender mejor el comportamiento de la materia oscura —esa especie de elemento invisible que parece conformar la mayor parte de la masa del universo— y de la energía oscura, cuya presencia parece provocar un aumento de la tasa de expansión del universo.

Las galaxias individuales colisionan, se fusionan y evolucionan, pero no pueden brindar tanta información sobre la historia del universo en sí. Sin embargo, las imágenes que obtendrán eROSITA y ART-XC “son como un registro fósil de la estructura a gran escala del universo”, dijo Grant Tremblay, astrofísico del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian. “Se convierten en nodos de una red cósmica. Es como tratar de mapear una telaraña, no podemos ver los filamentos reales, pero podemos ver los nodos que los conectan. Todavía podemos discernir al menos una gran parte de la estructura de la propia red”.

Vista de eROSITA de los cúmulos de galaxias A3391 Y A3395
Imagen: T. Reiprich (Univ. Bonn), M. Ramos-Ceja (MPE), F. Pacaud (Univ. Bonn), D. Eckert (Univ. Geneva), J. Sanders (MPE), N. Ota (Univ. Bonn), E. Bulbul (MPE), V. Ghirardini (MPE), MPE/IKI
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El primer satélite de rayos X del cielo, el ROSAT, fuese lanzado en 1990. Aquel telescopio realizó el primer estudio de rayos X de todo el cielo en longitudes de onda de rayos X de baja energía, y realizó miles de observaciones. Pero una gran cantidad de datos parecía ocultarse más allá del alcance de ROSAT en esas longitudes de onda de mayor energía. Científicos alemanes pensaron entonces en un sucesor de ROSAT, que fue bautizado como ABRIXAS.

ABRIXAS combinaba siete telescopios más pequeños en un compacto y potente satélite, que utilizaba la misma tecnología del telescopio XMM-Newton. Tardaron solo tres años en desarrollarlo con un presupuesto relativamente pequeño de $20 millones, y estaba listo para mostrar la parte del universo que ROSAT no podía ver. Pero solo tres días después de su lanzamiento, ocurrió el desastre: su batería principal falló, y nunca llegaría a realizar ninguna observación.

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La pérdida fue “trágica”, dijo a Gizmodo Jonathan Grindlay, profesor de astronomía de la Universidad de Harvard. Desde entonces, no se han podido estudiar los rayos X de alta energía del cielo, dijo a Gizmodo Tesla Jeltema, profesora de la Universidad de California.

Los científicos pidieron un reemplazo que pudiese mostrar los cúmulos de galaxias y los otros objetos de mayor energía que ABRIXAS iba a estudiar. Hasta el día de hoy, “todos siguen utilizando los datos del telescopio ROSAT”, dijo Jeltema.

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Los institutos alemanes detrás de ABRIXAS propusieron un reemplazo en 2002, una misión casi idéntica que se acoplaría a la ISS, pero se dieron cuenta de que en la ISS no había espacio suficiente. Más tarde, en 2005, Peter Predehl, quién trabajaba en ABRIXAS (y ahora en eROSITA) tomó un vuelo con el entonces director del grupo de alta energía del Instituto Max Planck, Günther Hasinger. Los dos hablaron sobre la creación de un telescopio cinco veces mayor que ABRIXAS y que utilizase una tecnología similar, y realizaron algunos cálculos. Cuando aterrizaron, le pidieron a un compañero que preparase una presentación para presentarla a sus homólogos rusos al día siguiente. Así nació el telescopio eROSITA. Finalmente, se convirtió en el primer telescopio de rayos X de alta energía, y su misión consistía en observar cómo era el universo hace nueve mil millones de años.

Sin el fracaso de ABRIXAS, “nunca hubiésemos tenido el eROSITA”, dijo Predehl a Gizmodo. “Es mucho más grande y mucho mejor de lo que hubiese sido ABRIXAS”.

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El fracaso de ABRIXAS dio a los científicos tiempo para incorporar un software mejor software al satélite, así como mejoras en el hardware de sus espejos. La Sociedad Max-Planck y el DLR consiguieron los fondos para el eROSITA en 2009, y la misión estaba programada para salir junto al telescopio ruso de rayos X, ART-XC, haciendo realidad el sueño de los científicos soviéticos décadas antes. Después de los típicos retrasos asociados a los grandes proyectos de este tipo, Roscosmos lanzó la misión el verano pasado.

La primera imagen del telescopio ART-XC
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Estos telescopios también tienen un valor más allá de servir a otras misiones de rayos X, explicó Jeltema. Si los telescopios ópticos o de ondas de radio encuentran algo extraño, estos telescopios podrían obtener información adicional para ilustrar otra serie de hallazgos.

eROSITA y ART-XC serán una herramienta importante en el futuro. Los científicos siguen soñando con telescopios de rayos X más nuevos y potentes, como el Observatorio de rayos X Lynx, una de las cuatro nuevas misiones que la Academia Nacional de Ciencias podría proponer para la próxima década.

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“Lynx estará listo para continuar con el inmenso espacio de descubrimientos que eROSITA acaba de abrir”, dijo Tremblay.

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