México abre sus ojos a la luz milimétrica: el GTM-Alfonso Serrano

Los 30 años de IRAM y la amenaza del GTM

En septiembre de 2009 se cumplía un año de mi arribo a Alemania como estudiante de doctorado del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn. Ese mes estaba en la ciudad de Grenoble, Francia, con una comitiva de astrónomos del MPIfR. Asistíamos a la conferencia que celebraba los 30 años del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM), institución Franco-Germano-Española que ha dominado el estudio de la luz milimétrica proveniente del universo desde los años 1980 hasta épocas recientes, a través de dos observatorios: el telescopio milimétrico de 30m de diámetro (IRAM-30m) en España y el arreglo de seis telescopios milimétricos de 15m (IRAM-PdBI) en Francia. Presentes estaban directores de las instituciones socias, miembros de los ministerios de educación e investigación de los países socios y directores de instituciones de EEUU. En tres días de conferencia se hizo una reseña de los retos políticos, tecnológicos y científicos que se enfrentaron para la realización de dicho proyecto, además del impacto científico producido por los descubrimientos astronómicos en 30 años de operación. Al final de la conferencia el director de IRAM y su líder tecnológico bosquejaron el futuro del instituto a la luz de los nuevos megaproyectos de las astronomía mundial.

Effelsberg-100m, imagen tomada de http://static.panoramio.com/photos/large/12710611.jpg

Effelsberg-100m, imagen tomada de http://static.panoramio.com/photos/large/12710611.jpg

Entonces, en la sesión de preguntas levantó la mano quien fuera el coordinador de la construcción del IRAM-30m, Jacob Baars, quien informó de la inminente puesta en operación de un telescopio milimétrico de 50m de diámetro en una de las altas montañas de México, preguntando si IRAM estaba preparado para la competencia con este nuevo instrumento. Obviamente la respuesta fue un muy alemán SI. Esa fue una de las múltiples ocasiones en las que, como estudiante de doctorado, escuché mencionar al Gran Telescopio Milimétrico (GTM) en conferencias internacionales, pero quizá la más relevante por las personalidades presentes. El mensaje que me llevé a casa fue muy claro: los socios de IRAM mostraban preocupación pues el GTM amenazaba con terminar la hegemonía europea del cielo milimétrico.

 

La Genealogía del GTM

El Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (en honor a su creador) es la herencia de 40 años de experiencia en construcción de radiotelescopios completamente movibles de gran tamaño y su árbol genealógico nos lleva al valle de Effelsberg, en el oeste de Alemania. Los alemanes empezaron tarde en el desarrollo de la radioastronomía, debido a las restricciones tecnológicas impuestas después de la segunda guerra mundial. Cuando estas restricciones fueron levantadas, una iniciativa del estado de Renania del Norte-Westfalia condujo al financiamiento de una radio antena de 25m de diámetro, bajo operación de la Universidad de Bonn. En 1962 el consejo de ciencia alemán sugirió la construcción de un radiotelescopio mayor para Alemania del Oeste. La universidad de Bonn propuso un radiotelescopio de 80m de diámetro, que consiguió financiamiento de la fundación Volkswagen y en cuyo diseño y construcción participaron las empresas Krupp y MAN. Estudios mostraron que un radiotelescopio de 100m era posible, bajo innovaciones que iban más allá de las técnicas clásicas de construcción. El sitio seleccionado para el telescopio fue el valle de Bad Münstereifel-Effelsberg. La primera luz del radiotelescopio Effelsberg-100m fue en 1971 y para su operación fue creado el MPIfR.

 IRAM-30m, imagen tomada de · GTM Alfonso Serrano. La fotografía es de Ángel Flores https://c1.staticflickr.com/3/2827/8814170615_48c2d3b910_b.jpg

IRAM-30m, imagen tomada de https://c1.staticflickr.com/3/2827/8814170615_48c2d3b910_b.jpg

El telescopio y el nuevo instituto trajo de regreso a Alemania al profesor Peter Metzger como uno de los tres directores fundadores del MPIfR. Su estancia en EE UU le mostró que un nuevo campo para la astronomía eran las ondas milimétricas. Fue entonces natural para él la idea de un gran observatorio para luz milimétrica. Esto fue lo que eventualmente llevó a la fundación de IRAM. Con la experiencia de Effelsberg-100m, Krupp y MAN concibieron innovaciones tecnológicas que hicieron posible una antena de 30m capaz de detectar ondas milimétricas. No es de extrañar que cuando el proyecto GTM fuera ideado a inicios de los años 1990’s, científicos y tecnólogos que participaron en el diseño y construcción de Effelsberg-100m e IRAM-30m también ayudaran a definir lo que sería el GTM. En particular, el diseño final del GTM fue trabajo de MAN, empresa ahora llamada MT-Aerospace. El GTM es pues como el nieto en línea directa del radiotelescopio Effelsberg.

 

Los orígenes invisibles de la materia

Los objetos más fríos y más obscuros en el universo emiten la mayoría de su luz en ondas milimétricas. Estas ondas son invisibles al ojo humano y solo pueden ser captadas por antenas parecidas a las de telecomunicaciones (TV satelital, telefonía móvil, etcétera). Objetos fríos y obscuros en el universo existen en una gran variedad, pero tienen algo en común: están relacionados a los orígenes de las estructuras cósmicas a las más diversas escalas espaciales y temporales.

Las estrellas, que son como la unidad fundamental de la estructura de una galaxia, son formadas en nubes de gas y polvo a temperaturas cercanas al cero absoluto. Estas nubes moleculares también son las regiones donde se realizan las reacciones que incrementan la complejidad química que eventualmente lleva a la creación de moléculas complejas, que más tarde formarán la vida. Muchas de las moléculas fundamentales en la cadena que lleva a química prebiótica también emiten luz en ondas milimétricas. Las primeras galaxias en el universo temprano contenían también una gran cantidad de gas y polvo en forma de nubes moleculares, las cuales empezaron a formar las primeras estrellas del universo. Éstas también, a temperaturas muy bajas, emiten su luz en los milímetros. Ahora bien, una vez formadas las estrellas, como remanente del proceso de formación, tendremos discos proto-planetarios, que en sus etapas más tempranas también emitirán la mayor parte de su luz en el milimétrico y sub-milimétrico. La luz mm/sub-mm revelará entonces la formación de planetas.

Un telescopio milimétrico como el GTM revela todos aquellos procesos de formación que los telescopios ópticos no pueden ver. El GTM es como una máquina del tiempo que nos permite ver los orígenes de las estrellas, galaxias, planetas y de la vida misma, de otra manera invisible a nuestros ojos.

 

El neonato abre sus ojos por primera vez

GTM Alfonso Serrano. La fotografía es de Ángel Flores

GTM Alfonso Serrano. La fotografía es de Ángel Flores

El GTM abrió sus ojos en 2011, después de casi 20 años de planeación y construcción, un hito en la historia de la ciencia mexicana. Con ello México ha abierto por vez primera sus ojos a luz milimétrica proveniente del universo. Localizado en la cima del volcán Sierra Negra, a 4 mil 600 msnm, es el telescopio milimétrico más grande del mundo. Siendo una colaboración binacional entre México (a través INAOE) y los EE UU (Universidad de Massachusetts), científicos de ambos países han empezado a escudriñar el cielo milimétrico desde México.

Los resultados de observaciones con el GTM han empezado a publicarse en revistas científicas especializadas. No debería ser sorpresa que estas primeras publicaciones versen sobre los objetos más distantes y fríos del universo: galaxias mm/sub-mm. Como buen hijo rebelde, una de estas publicaciones contradice un resultado de IRAM-30m. Más publicaciones se encuentran en camino, incluyendo el estudio de nubes moleculares en la Galaxia y discos proto-planetarios.

Como su abuelo, el GTM está haciendo que científicos regresen a su país natal (como yo mismo) para aprovechar esta infraestructura de clase mundial.

ivangomezru@gmail.com