En 1933 el ingeniero Karl Guthe Jansky descubrió algo inesperado: una emisión a una frecuencia de 20.5 MHz que provenía del centro de nuestra galaxia. Hasta entonces, la humanidad no sabía que los astros podían emitir ondas de radio. El descubrimiento de Jansky abrió una nueva ventana al cosmos y planteó una pregunta fundamental: ¿cuánto del Universo permanece oculto si nos limitamos a observarlo únicamente en luz visible?
El Universo invisible
A partir de la década de 1950, la construcción de antenas capaces de detectar ondas de radio desde frecuencias de megahercios (MHz) hasta gigahercios (GHz) comenzó a revelar una imagen completamente nueva del cosmos. Regiones del cielo donde la luz visible parecía escasa o incluso inexistente aparecían inundadas de ondas de radio. Nacía así una nueva ventana para explorar el Universo. Actualmente sabemos que las ondas de radio y la luz visible son ventanas altamente complementarias para entender el Universo. Con los telescopios ópticos podemos observar la luz emitida por las estrellas y por el gas que las rodea, así como fenómenos como las supernovas. Sin embargo, la luz visible tiene una importante limitación: el polvo interestelar.
El polvo interestelar está formado por diminutas partículas sólidas que pueden absorber y dispersar la luz visible, creando verdaderas cortinas que ocultan lo que ocurre detrás de ellas. Las ondas de radio, en cambio, pueden atravesar grandes cantidades de polvo interestelar, de manera similar a como las señales de radio pueden atravesar paredes. Gracias a las observaciones en radio sabemos, por ejemplo, que las estrellas nacen en el interior de enormes nubes de gas molecular mezcladas con polvo interestelar. Sin observaciones capaces de penetrar estas regiones, sería mucho más difícil conocer las condiciones y los procesos físicos que regulan el nacimiento de las estrellas en el Universo.
Las ondas de radio no solo nos permiten ver lo que la luz visible no puede atravesar; también revelan fenómenos físicos que pueden emitir gran parte de su radiación en radio. Por ejemplo, desde la década de 1960 se detectaron enormes chorros de plasma que emergen de los centros de algunas galaxias y pueden extenderse decenas o incluso cientos de veces el tamaño de la propia galaxia. Estos chorros, alimentados por procesos que ocurren en las inmediaciones de agujeros negros supermasivos, han sido fundamentales para comprender la naturaleza de estos objetos y su papel en la evolución de las galaxias.
La interferometría y el VLA
Para obtener imágenes de mayor detalle en radio surgió un problema: las ondas de radio pueden tener longitudes de onda cientos de miles de veces mayores que las de la luz visible. Imaginemos que las ondas de radio son gotas de lluvia y que nuestro telescopio es una cubeta: cuanto más separadas están las gotas, más grande debe ser la cubeta para distinguirlas con claridad. Algo similar ocurre con las ondas de radio. Cuando se trata de luz visible, su longitud de onda, de alrededor de 0.0005 milímetros, es muy corta. En cambio, las ondas de radio pueden tener longitudes de onda de centímetros a metros. Para obtener en radio el mismo nivel de detalle que alcanza el telescopio espacial Hubble en luz visible, a una longitud de onda de 10 cm, se necesitaría una antena de unos 50 km de diámetro. Eso está por encima de los límites tecnológicos actuales.
La solución fue construir varias antenas de menor tamaño y distribuirlas en un área enorme para que funcionaran como una única antena mediante una técnica llamada interferometría. Uno de los mejores ejemplos de este tipo de observatorio es el Very Large Array (VLA), construido en la década de 1980. Este instrumento está formado por 27 antenas de 25 m de diámetro, distribuidas en una extensión de hasta 36 km en Nuevo México, Estados Unidos, que mediante interferometría funcionan como una sola antena. Después de más de 40 años, el VLA continúa siendo uno de los telescopios más productivos del mundo. De hecho, el investigador que más ciencia ha producido con el VLA es el doctor Luis Felipe Rodríguez, pionero de la radioastronomía en México.
El radiotelescopio más grande jamás construido en el hemisferio norte: el ngVLA
En sus casi cinco décadas de operaciones, el VLA ha transformado nuestra manera de estudiar el Universo. Entre muchos otros logros, sus observaciones han permitido obtener imágenes del material que rodea a las estrellas jóvenes y a partir del cual se forman los planetas, así como estudiar el gas molecular y la formación de estrellas en galaxias cada vez más lejanas. Hoy podemos conocer propiedades generales de estos sistemas: cuántas estrellas se forman en una galaxia, cuánto gas molecular contiene o cuánto polvo y gas hay en los discos alrededor de estrellas jóvenes.
Sin embargo, aún existe una limitación fundamental: muchas veces podemos conocer las propiedades de un sistema en su conjunto, pero no observar con suficiente detalle cómo se distribuye su materia ni lo que ocurre en las regiones donde se forman las estrellas y los planetas. Para dar el siguiente paso necesitamos telescopios capaces de observar el Universo con mucha mayor sensibilidad y resolución. Esa es la meta del next generation Very Large Array (ngVLA), un nuevo radiotelescopio que será aproximadamente 10 veces más sensible y tendrá hasta 10 veces mejor resolución angular que el VLA.
El ngVLA estará formado por 263 antenas de 18 y 12 metros de diámetro, distribuidas en Estados Unidos y el norte de México. Al combinar sus señales, funcionarán como un gigantesco radiotelescopio virtual. Es un proyecto multinacional liderado por Estados Unidos e impulsado por el National Radio Astronomy Observatory (NRAO), con participación de instituciones de todo el mundo. México participa mediante una colaboración liderada por la Universidad Nacional Autónoma de México, junto con la Universidad de Sonora, la Universidad Autónoma de Chihuahua, la Universidad Tecnológica de Nuevo Laredo y el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica.
La construcción está prevista para comenzar a finales de esta década, aunque el primer prototipo ya fue instalado en 2025 y actualmente se encuentra en fase de pruebas para evaluar su desempeño antes de iniciar la construcción de las demás antenas. Se espera que el ngVLA alcance su capacidad completa hacia finales de la década de 2040. Una vez construido, el ngVLA ayudará a responder preguntas fundamentales: ¿cómo se formaron las primeras galaxias? ¿Cómo crecen los agujeros negros supermasivos? ¿Cómo se forman sistemas planetarios como el nuestro? ¿Cuántos planetas similares a la Tierra existen en nuestra galaxia? ¿Qué condiciones permiten que surja la vida? Y, quizá la pregunta más intrigante: ¿estamos solos en el Universo?
El ngVLA está concebido para ser uno de los grandes radiotelescopios del hemisferio norte durante buena parte del siglo XXI. Las personas que harán algunos de los próximos grandes descubrimientos sobre el Universo quizá aún no han nacido.
Más información: https://ngvla.nrao.edu/
