Observatorio Rubin, la nueva revolución de la astronomía: el telescopio de 3200 píxeles que estudiará el universo

En una montaña del norte de Chile, los científicos ensamblan cuidadosamente los intrincados componentes del Observatorio Vera C. Rubin, financiado por la National Science Foundation (NSF) y la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE/SC), una de las instalaciones astronómicas más avanzadas de la historia.

Este observatorio estará equipado con un telescopio innovador y la cámara digital más grande del mundo

A lo largo de los 10 años de exploración del cosmos desde el LSST (Legacy Survey of Space and Time), el Observatorio Rubin registrará 5,5 millones de imágenes del cielo ricas en datos. Más amplio y profundo en volumen que todos los sondeos anteriores juntos, el LSST proporcionará una cantidad de información sin precedentes a los astrónomos y cosmólogos que trabajan para responder a algunas de las preguntas más fundamentales de la ciencia.

Muy implicados en la Colaboración Científica para la Energía Oscura (DESC) del LSST, los científicos del Laboratorio Nacional Argonne del DOE trabajan para descubrir la verdadera naturaleza de la energía y la materia oscuras. Como preparación para LSST, están llevando a cabo simulaciones cosmológicas avanzadas y trabajando con el Observatorio Rubin para dar forma y procesar sus datos con el fin de maximizar el potencial de descubrimiento.

Este proyecto, que está en construcción desde 2015, se inaugurará oficialmente en 2025, estando previstas las primeras observaciones para finales de ese año. Sin embargo, antes de su entrada definitiva en funcionamiento, el telescopio pasará por varios meses de pruebas, construcción final y puesta a punto.

El estudio de la energía y la materia oscura es una de las principales ambiciones de este proyecto

Juntas, la energía oscura y la materia oscura constituyen el 95 % de la energía y la materia del universo, pero los científicos saben muy poco sobre ellas. Observan los efectos de la materia oscura en la formación y movimiento de las galaxias, pero cuando la buscan parece que no está. Mientras tanto, el espacio mismo se está expandiendo cada vez más rápido con el tiempo y los científicos no saben por qué. Se refieren a esta influencia desconocida como energía oscura.

Es importante que los científicos encuentren formas de relacionar sus teorías con firmas que el estudio pueda realmente detectar. Por ejemplo, ¿cómo sería el universo hoy si la materia oscura tuviera una temperatura ligera o si la energía oscura fuera súper fuerte justo después del comienzo del universo? Quizás algunas estructuras se volverían más difusas, o quizás las galaxias se agruparían de cierta manera.

Las simulaciones pueden ayudar a los investigadores a predecir qué características aparecerán realmente en los datos reales del LSST que indicarían que una teoría determinada es cierta.

Las simulaciones también permiten la colaboración para validar el código que se utilizará para procesar y analizar los datos. Por ejemplo, junto con LSST DESC y la colaboración detrás del Telescopio Espacial Romano Nancy Grace de la NASA, los científicos de Argonne simularon recientemente imágenes del cielo nocturno tal como lo verá cada telescopio en la realidad. Para garantizar que su software funcione según lo previsto, los científicos pueden probarlo con estos datos de imágenes limpios y simulados antes de comenzar a procesar la imagen real.

Como parte de LSST DESC, los científicos de Argonne están trabajando actualmente con el Observatorio Rubin para garantizar que los datos se procesen de la manera que mejor se adapte a sus objetivos científicos. Por ejemplo, el físico de Argonne Matthew Becker está trabajando estrechamente con el Proyecto Rubin para desarrollar algoritmos de procesamiento de datos que nos permitirán investigar la materia y la energía oscuras a través de un fenómeno llamado lente gravitacional débil.

Las lentes gravitacionales débiles pueden revelar cómo la estructura del universo ha cambiado con el tiempo, lo que podría arrojar luz sobre la naturaleza de la energía oscura. El desafío es que las señales que indican lentes gravitacionales débiles en los datos del LSST serán débiles. La intensidad de la señal que buscan los científicos será aproximadamente 30 veces menor que el nivel esperado de ruido, o perturbación de señal no deseada, en los datos.

Esto significa que los científicos necesitan una gran cantidad de datos para garantizar que sus mediciones sean precisas y están a punto de obtenerlos. Una vez completado, LSST habrá generado 60 petabytes de datos de imágenes, es decir, 60 millones de gigabytes. Se necesitarían más de 11 mil años viendo Netflix para utilizar esa cantidad de datos.