Hace 75 años una antena improvisada en la ventana de un laboratorio captó por primera vez la señal del hidrógeno en la Vía Láctea. Hoy, desde un volcán en Puebla, el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM) toma la estafeta: descifra la química de las nubes donde nacen las estrellas y ensaya una tecnología capaz de cartografiar el universo joven, sin necesidad de distinguir sus galaxias.
En marzo de 1951 dos físicos de Harvard, Harold Ewen y Edward Purcell, sacaron por la ventana de su laboratorio una antena en forma de embudo y captaron una débil señal de radio que llegaba de la Vía Láctea. La emitía el hidrógeno en una longitud de onda de casi exactamente 21 cm. Cada átomo de hidrógeno la emite, en promedio, una vez cada 10 millones de años, pero hay tanto hidrógeno en nuestra galaxia que la señal nunca se apaga. Aquel hallazgo —que la Noche de las Estrellas celebra este año— reveló un principio sobre el que descansa buena parte de la radioastronomía: cada átomo y cada molécula emite luz en frecuencias propias, siempre las mismas, como la nota distintiva de cada tecla de un piano. Esas firmas se llaman líneas espectrales, y reconocerlas basta para saber qué hay allá afuera, a qué temperatura está y hacia dónde se mueve.
El GTM, en la cima del volcán Sierra Negra, a 4 mil 600 metros de altura, observa el cielo en ondas mucho más cortas, de uno a tres milímetros. Su antena de 50 metros, operada por el INAOE y la Universidad de Massachusetts, es la mayor del mundo en su tipo construida para observar en esa banda. Y no solo capta líneas individuales: también mide el resplandor del frío polvo cósmico, invisible a nuestros ojos.
Con ese ojo especial, el GTM recorre el universo de lo más lejano a lo más próximo. El polvo cósmico, compuesto por granos miles de veces más pequeños que uno de sal, se traga la luz de las estrellas y la devuelve convertida en calor; así nos llega cerca de la mitad de toda la luz que han emitido las estrellas. Siguiendo ese brillo, el GTM y su cámara TolTEC encuentran galaxias tan cargadas de polvo que en las imágenes de telescopios ópticos parecen ocultas, a pesar de que fabrican miles de estrellas al año (la Vía Láctea forma apenas una o dos). Muchas ya estaban maduras cuando el universo tenía una décima parte de su edad actual, y nadie sabe aún cómo crecieron tan deprisa. Para medir su distancia, el instrumento RSR (Redshift Search Receiver) —explorador de galaxias lejanas del GTM— busca en su luz las líneas del monóxido de carbono, que llegan más estiradas cuanto más lejos viajaron, como si una nota aguda se transformara en otra más grave.
El GTM fue también una de las antenas que, enlazadas en una red del tamaño de la Tierra, obtuvieron las primeras imágenes de la sombra de un agujero negro: la del centro de la galaxia M87, anunciada en 2019, y la del centro de la Vía Láctea, en 2022. Se lograron en ondas de 1.3 milímetros porque a esa longitud el gas que rodea al agujero negro se vuelve transparente, y la gran antena mexicana aportó a la red buena parte de su sensibilidad.
Y dentro de nuestra galaxia, el GTM se asoma a las nubes frías de gas y polvo donde nacen las estrellas, tan opacas que la luz visible no logra salir de ellas. Ahí mide cómo se contraen, cómo las moldean los campos magnéticos y, sobre todo, de qué están hechas. En el espacio se conocen ya más de 300 moléculas, desde el monóxido de carbono hasta cadenas orgánicas complejas, y cada una canta con sus propias notas.
Una de esas nubes es L1157, en la constelación de Cefeo, a unos mil 150 años luz. En su interior, un par de estrellas en formación lanza chorros de gas que, en apenas unos miles de años, han excavado cavidades en la nube. Todo el sistema está envuelto por un filamento frío de varios años luz de largo: el material del que se formaron las protoestrellas.
En 2022, un equipo internacional encabezado por un astrónomo del INAOE, con colegas de Italia, España y Estados Unidos, apuntó el GTM hacia esa región en busca del ácido isociánico (HNCO), una molécula común en las ciudades, pero que tiene algo especial: es la más sencilla que reúne hidrógeno, carbono, nitrógeno y oxígeno, cuatro elementos esenciales de la química de la vida, y contiene el mismo tipo de enlace que une a los aminoácidos en las proteínas.
Se esperaba encontrarla en los chorros, donde los choques calientan el gas y desatan reacciones químicas, y ahí estaba, pero apareció también donde nadie la había visto: a lo largo del filamento, en gas frío y quieto, a unos 260 grados bajo cero. El resultado, publicado este año en la prestigiada revista Astronomy & Astrophysics, indica que los ingredientes de la química compleja ya están presentes antes de que la estrella naciente caliente su entorno o lo sacuda con sus chorros. La química se adelanta. No significa que ahí vaya a surgir vida, pero sí que sus bloques más básicos están en la mesa desde el principio.
Poder verlo exigía una combinación poco común: una antena grande, capaz de distinguir detalles de apenas una fracción de año luz a esa distancia, y un receptor sensible a emisiones débiles y extendidas, que los arreglos de antenas tienden a pasar por alto. El GTM y su cámara espectroscópica Seqouia reúnen ambas características.
Si en L1157 el GTM siguió una sola nota en una sola nube, lo que viene será una sinfonía completa. El mapeo de intensidad de líneas, o LIM por sus siglas en inglés, es una técnica que renuncia a detectar galaxias una por una. Registra en cambio el brillo conjunto de una línea, como la del monóxido de carbono o la del carbono ionizado, que emiten todas las galaxias de un gran volumen, incluso las demasiado débiles para verse solas. Como la expansión del universo estira esas líneas según la distancia, cada frecuencia corresponde a una era distinta. El resultado es un mapa tridimensional de su evolución: sin distinguir la nota de cada instrumento, se oye la sinfonía entera. Además, como esas galaxias trazan la red invisible de materia del cosmos, esos mapas podrían medir la expansión acelerada del universo en épocas en las que ningún catálogo moderno alcanzaría, y poner a prueba ideas sobre la energía oscura o la masa de los neutrinos. Son metas de largo plazo.
La técnica LIM se estrenó en 2010 con la línea de 21 centímetros, combinada con un catálogo de galaxias. En ondas milimétricas nadie ha medido todavía con certeza la sinfonía del carbono, debido a una dificultad: la misma nota puede llegar de instrumentos cercanos y de otros muy lejanos, y hay que separarlos. Además, hacen falta cientos de espectrómetros funcionando a la vez, y los tradicionales son voluminosos.
La respuesta cabe en la palma de la mano. SuperSpec es un espectrómetro completo grabado en un chip de silicio de unos 3.5 por 5 centímetros, con 110 diminutos resonadores que, como las cuerdas de un arpa, vibran cada uno con su propia nota. Durante la época lluviosa de 2025, una colaboración de México, el Reino Unido y Estados Unidos instaló tres de esos chips en MUSCAT, la cámara mexicano-británica del GTM. Detectaron monóxido de carbono en la galaxia NGC 253 en sólo cinco minutos, trazaron un mapa de la nebulosa de Orión y ensayaron los primeros barridos de mapeo de intensidad. Desde el GTM, la técnica podría alcanzar el carbono ionizado de la infancia del universo. Estamos al inicio de la partitura, pero la primera nota ya sonó en Puebla; estudiantes e investigadores mexicanos trabajan en el desarrollo de esta nueva tecnología en chip.
¿Recuerdas que antes mencionamos a L1157? Resulta que la noche del 14 de noviembre, si miras hacia el norte, entre la Estrella Polar, en la Osa Menor, y la W de Casiopea, hallarás la constelación de Cefeo. Ahí, donde nuestros ojos no distinguen nada, el GTM vio a L1157, una nube fría que prepara la química de las estrellas por nacer.
Mayor información:
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https://www.inaoep.mx/noticias/?noticia=660&anio=2019
