El GTM inicia con ciencia en grande

En mayo del 2013, el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM) inició formalmente sus actividades científicas. Entre los resultados se encuentra la publicación del primer artículo científico producido con observaciones realizadas con el GTM, que aparecerá en la edición del 10 de diciembre de la revista científica The Astrophysical Journal, en el que se propone un nuevo modelo para la formación de estrellas a partir de los datos que el GTM puede obtener.

Es sólo la punta del iceberg en términos de la contribución (que el GTM hará) a la comunidad científica , dijo Alberto Carramiñana, director general del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), a estudiantes y académicos congregados en el auditorio de dicha institución en Puebla. Con evidente orgullo, el doctor en astronomía de rayos gamma explicó que ya están en preparación una decena más de artículos resultado de las primeras dos etapas de observación temprana con el telescopio que serán publicados en los próximos meses.

También vale la pena destacar el hallazgo de los objetos más luminosos del universo y la medición de la distancia que los separa de nosotros hecha con una precisión sin precedentes.

El momento es muy significativo: A lo largo de los años hemos enfrentado muchos retos. Nuestro mayor reto es establecer que el GTM es un telescopio capaz de hacer ciencia de primer nivel , dice Peter Schloerb, responsable del GTM por la Universidad de Massachusetts Amherst (UMass).

Pocos conocen el telescopio y su potencial tan bien como el doctor Schloerb, por lo que no sorprende que se refiera al GTM como my beauty (mi belleza).

Esa belleza se ubica en la cima del volcán Sierra Negra, a 4,600 metros sobre el nivel del mar, en el estado de Puebla, y tiene como vecina a la montaña más alta de nuestro país: el pico de Orizaba. La construcción del GTM fue posible gracias a una colaboración binacional entre el INAOE de México y el Five College Radio Astronomy Observatory de la Universidad de Massachusetts Amherst, Estados Unidos. La inversión, hasta ahora, es de 185 millones de dólares, de los cuales México ha contribuido con poco más de 70 por ciento.

Observadores del cielo

Una de las ventajas que da el GTM a los investigadores es que les permite mirar lo que ocurre en galaxias distantes oscurecidas por nubes de polvo. Los que los científicos buscan desentrañar es por qué en estas galaxias llenas de polvo una buena parte de ese polvo resplandece emitiendo un gran brillo. Algo debe estar calentándolo.

Para explicar este fenómeno, los científicos propusieron dos hipótesis: que el calor venga de nuevas estrellas en formación, que tienen mayor masa y son más calientes que estrellas más viejas, o que el calor se deba a un núcleo activo de galaxia (AGN, por su sigla en inglés). Un AGN es un hoyo negro supermasivo en el centro de la galaxia. Conforme el hoyo negro crece libera suficiente energía como para calentar el polvo a su derredor.

Para probar dichas hipótesis, los astrónomos realizaron un estudio piloto con el telescopio de Sierra Negra para medir qué tan eficientemente se forman las estrellas en un conjunto de 24 galaxias llamadas MUSAS ubicadas a nada menos que 4,500 millones de años luz de distancia.

Para determinar la eficiencia de la formación de estrellas, midieron la cantidad de gas molecular y la tasa de formación estelar. El gas molecular es el combustible a partir del cual se forman las nuevas estrellas, por lo que medirlo permite estimar cuántas estrellas es capaz de formar esa galaxia en particular. Medir la luz que proviene del polvo les permite saber cuántas estrellas se han formado en los últimos 10 a 100 millones de años.

Haciendo correcciones para eliminar la contribución del AGN al calentamiento del polvo, los investigadores encontraron que la eficiencia con la que se estaban generando estrellas en esa época del universo (hace 4,500 millones de años) es similar a la eficiencia con la que se crean actualmente .

El artículo es producto de la colaboración de un equipo internacional de astrónomos, entre los que se encuentran tres mexicanos.

Objetos luminosos

Otro descubrimiento realizado con el GTM es la identificación de una serie de objetos que resultaron ser los más luminosos en el universo descubiertos hasta ahora. Este trabajo fue realizado por el grupo de Min S. Yun, científico del proyecto por la UMass.

Con el GTM fue posible identificar la ubicación y extensión de estos objetos con 40 veces mayor precisión que datos previos estos objetos habían sido identificados por el telescopio espacial Planck. No sólo confirmamos que éstas son galaxias extraordinarias del universo temprano, sino que medimos su distancia y masa con una precisión sin precedente , explica vía correo electrónico el doctor Yun.

Durante esta nueva temporada de observaciones, se espera ampliar el estudio de objetos identificados por el Planck, ya que los resultados previos son sólo un primer piloto que revisa 10% de los datos. El docor Yun adelanta: Si tenemos éxito en el estudio de seguimiento, podremos establecer de forma clara que el GTM es un jugador único en el estudio de galaxias masivas jóvenes en el universo temprano .

En los próximos meses se instalarán en el GTM nuevos instrumentos y se comisionará la elaboración de otros que, en su conjunto, aumentarán las capacidades del telescopio.

Pero el reto mayor será completar, para el 2016, la superficie funcional del telescopio a los 50 metros contemplados en el diseño original. Actualmente, el GTM está funcionando con una superficie colectora de 32 metros. Aún así, ya es, ahora mismo, el instrumento más grande y sensible de su tipo en el mundo.

Haciendo historia

Miguel Chávez, responsable científico del GTM por el INAOE, habló sobre algunos de los proyectos en los cuales el telescopio milimétrico tendrá un importante papel como lo es el estudio de los objetos del sistema solar, las formación de estrellas de nuestra propia galaxia y de las galaxias cercanas, la naturaleza de los hoyos negros en los centros de las galaxias y la detección y análisis de las primeras galaxias. La astronomía milimétrica toca todas las áreas de la astronomía, por lo que los objetivos del GMT y su impacto científico son muy amplios , resume el doctor Schloerb.

De lo más esperado es la participación del GTM en un experimento muy importante en el que varios radiotelescopios del mundo incluyendo ALMA en Chile observarán y mapearán, simultáneamente, en el espectro milimétrico, la radiación proveniente del hoyo negro que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. A este proyecto se le conoce como el Event Horizon Telescope.

Qué tan lejos ?es lejos

Para tener una idea de la distancia a la que se encuentran las MUSAS, Itziar Aretxaga, coordinadora de astrofísica del INAOE, usa algunas analogías.

Si nuestra Vía Láctea fuera un balón de 23 centímetros, la galaxia más próxima, Andrómeda (a 2.5 millones de años luz), estaría a seis metros de distancia. Por su parte, la galaxia M87 la más grande y brillante del cúmulo de Virgo (a 53.3 millones de años luz) estaría a 125 metros de distancia.

Si M87 estuviera en el centro del Zócalo, la Vía Láctea estaría en una de sus esquinas. Ése sería nuestro universo más cercano. Las galaxias estudiadas con el GTM (como las MUSAS), se ubican en lo que se conoce como distancias intermedias: esto sería desde la Alameda hasta Coyoacán, entre uno y 10 kilómetros del Zócalo , explica la astrónoma.

Y aunque las MUSAS están a miles de millones de años luz de la Tierra, es posible estudiar sus propiedades porque son más brillantes que otras galaxias más lejanas y las galaxias más distantes que conocemos estarían, en esta escala, en Paso de Cortés, a 70 kilómetros de distancia del Zócalo.

lavapa@unam.mx