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Europa desvela su plan para conocer los secretos del universo caliente

El “universo caliente” y las ondas gravitacionales serán el objetivo de las dos mayores misiones de exploración espacial de la Agencia Espacial Europea para las dos próximas décadas

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Las dos próximas misiones de la ESA pueden aportar nuevos datos sobre los agujeros negros y su influencia en la evolución del universo / Michael Koppitz

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Aunque a veces no lo parezca, el universo es un lugar salvaje y caliente, muy caliente. Las estimaciones actuales dicen que el 40% de la materia que compone el cosmos está a más de un millón de grados centígrados. Y la mayor parte de esa materia al rojo vivo no está en las estrellas, sino en descomunales nubes de gas que se mezclan con el resto de componentes del universo. Nadie sabe muy bien por qué existen estos enormes focos a altas temperaturas y cómo se relacionan con las estrellas y el frío espacio interestelar para formar los cúmulos de galaxias que conforman el universo tal y como es hoy. Para entenderlo tal vez haya que viajar a los lugares más violentos, letales y desconocidos del cosmos. Son los invisibles agujeros negros que tragan materia y escupen potentes chorros de partículas a altísimas energías. Posiblemente estos epicentros de destrucción son también responsables de crear y modelar galaxias gracias, en parte, a la materia energética que expulsan. La conexión entre ese universo caliente de gas y ese universo de las altas energías de los agujeros negros es la nueva frontera de la cosmología y la astrofísica del siglo XXI y Europa se ha propuesto ser la primera en cruzarla.

Esta semana, la Agencia Espacial Europea (ESA) ha elegido los dos temas en los que se centrarán sus dos mayores misiones espaciales para las próximas dos décadas. La más próxima, conocida como L2, se lanzará en 2028 y su tema de exploración será el universo caliente y energético. La segunda gran misión, que se lanzará en 2034, se centrará en las ondas gravitacionales, otro fenómeno invisible para los telescopios convencionales que Einstein predijo hace cien años y que puede aportar datos claves sobre los agujeros negros y sus efectos positivos para la evolución del universo a gran escala.

Los dos temas han sido elegidos entre 32 proyectos que proponían otros asuntos candentes como los exoplanetas o el estudio de la radiación dejada por el Big Bang. Detrás de cada uno de los dos temas seleccionados hay dos proyectos de misiones. Aunque la agencia aún no ha mencionado sus nombres, ambas son las dos únicas candidatas que se centran en las temáticas seleccionadas. La primera de ellas es Athena, un proyecto para construir un gran telescopio espacial de rayos X que sería la herramienta idónea para estudiar ese “universo caliente” en el que está interesada la ESA.

“La mitad de la materia que hay en el universo está a más de 100.000 grados y sólo puede observarse con telescopios sensibles a los rayos X”, explica a Materia el físico español Xavier Barcons, uno de los coordinadores de Athena. El objetivo de la misión es entender la conexión entre dos fenómenos que se producen a escalas muy diferentes y que son fundamentales para comprender mejor la dinámica que rige la evolución del universo. El primero se centra en “grandes estructuras cósmicas” formadas por gas a altísimas temperaturas y que se acumula en los cúmulos de galaxias. Uno de los objetivos de Athena será entender si las altas temperaturas en los cúmulos de galaxias están relacionados con las altas energías que producen los agujeros negros que contienen.

Athena se sumaría al resto de grandes instalaciones astronómicas previstas para la próxima década

Para investigar este fenómeno el equipo de Athena, formado por más de 200 científicos de los 20 países europeos que forman la ESA más EEUU, Canadá y Japón, propone construir un telescopio de rayos X con una “superficie efectiva de colección” de dos metros cuadrados, es decir, entre diez a veinte veces más que los dos grandes observatorios actuales, Chandra, de la Nasa, y XMM Newton, de la ESA.

Athena se sumaría al resto de grandes instalaciones astronómicas previstas para la próxima década y que incluyen el mayor telescopio óptico del mundo, el E-ELT, el mayor telescopio espacial óptico, el James Webb Space Telescope. “Un observatorio así era fundamental para el buen funcionamiento de la astronomía mundial en la próxima década”, señala Barcons, que lleva 15 años metido en el proyecto para hacer realidad este telescopio espacial.

Si todo sale bien, la ESA hará una convocatoria oficial de misiones en enero de 2014 y seleccionará una en abril, lo que permitirá continuar con el desarrollo de este instrumento. España puede tener un importante papel en el diseño de sus componentes más sofisticados, señala Barcons, incluidos los nuevos calorímetros de uno de los dos instrumentos que compondrán el observatorio.

Tras el rastro de Einstein

La misión que encaja con el segundo tema elegido por la ESA es eLISA. Se trata de una misión compuesta por tres naves que formarían un triángulo de un millón de kilómetros de lado y que estarían conectadas por haces de luz láser. Su objetivo es la detección de ondas gravitacionales, una perturbación del espacio-tiempo del que está hecho el universo. Einstein predijo la existencia de estas ondas con su teoría de la relatividad, pero, por ahora, nunca se han observado. La ESA ha elegido este tema para su tercera gran misión, la L3, que volaría en 2034.

“El potencial científico de esta misión es tremendo, lo que siempre nos echa para atrás en las clasificaciones es el riesgo tecnológico”, explica a Materia Carlos Sopuerta, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) en Barcelona y cuyo equipo supone el grueso de la participación española en eLISA. La futura misión se coordina desde Alemania y en ella también participan Dinamarca, Francia, Italia, Holanda, Suiza y Reino Unido.

El proyecto es un viejo conocido para la ESA y de hecho ya hay una misión previa aprobada y casi lista para lanzar. Se trata de LISA Pathfinder, una nave construida a imagen y semejanza de las tres que compondrían eLISA y que se lanzará en 2015 para probar parte de la tecnología diseñada para captar las ondas gravitacionales. Este fenómeno físico se suele comparar a las ondas que deja una piedra al caer en un estanque. Einstein predijo que grandes cataclismos como la fusión de dos agujeros negros o de dos estrellas de neutrones crearían ondas gravitacionales que se desplazarían por el espacio-tiempo como ondulaciones en la superficie de un estanque.  Las tres naves de eLISA estarían conectadas por haces de láser que registrarían el paso de una de estas ondas. “La banda de ondas que puede observar eLISA es imposible de captar desde la Tierra”, señala Sopuerta. Su equipo señala que estos instrumentos sumarán una nueva dimensión a nuestra capacidad de observación del universo que permitirá, por ejemplo, observar los efectos de los invisibles agujeros negros.

Antes de estas dos misiones, las L2 Y L3, la ESA lanzará al espacio su misión L1, aprobada con anterioridad. Se trata de Juice, una misión dedicada a explorar las lunas heladas de Júpiter que se lanzará en 2022.

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