El cambio climático tiene un impacto notable en muchos aspectos diferentes de nuestra vida, también en la astronomía. Un artículo publicado recientemente analiza el efecto negativo que provoca. Limitará, por ejemplo, la capacidad de los nuevos telescopios que vayan entrando en funcionamiento…
El impacto del cambio climático en los nuevos telescopios
Cada vez tenemos telescopios más potentes. En los próximos años, el Telescopio Extremadamente Grande y el Telescopio Gigante de Magallanes entrarán en funcionamiento. Poco a poco, tenemos una capacidad cada vez mayor de observar el firmamento. Pero el cambio climático tendrá un impacto importante en su funcionamiento. En un artículo publicado en la revista Nature Astronomy, Faustine Cantalloube, un investigador del Instituto Max Planck de Astronomía, analiza las consecuencias del calentamiento global en el mundo de la astronomía.
Los telescopios son cada vez más complejos y avanzados. El gran responsable de los avances es, sin duda, la llegada de nueva tecnología. También es importante, sin embargo, los lugares en los que se ubican. Se seleccionan aquellos con las mejores condiciones para llevar a cabo observaciones astronómicas. Se tienen en cuenta factores como la altura, la cantidad de turbulencia atmosférica, vapor de agua presente en la atmósfera… La mayoría de telescopios se encuentran en Mauna Kea, Hawái, y en el desierto de Atacama, en Chile.
Allí es donde se encuentran las mejores condiciones para llevar a cabo las observaciones. Sin embargo, puede que no siempre sea así. En el artículo, en el que participan otros investigadores, explican que han analizado el papel que desempeñan algunos parámetros en la calidad de las observaciones, y su efecto a largo plazo (superior a 30 años). De ese modo, pueden determinar cuál será el impacto del cambio climático en las observaciones que se lleven a cabo en el futuro. Como base, se han centrado en el Telescopio Muy Grande.
El Telescopio Muy Grande como herramienta de análisis
El telescopio se encuentra en Cerro Paranal, en el desierto de Atacama. Se trata, en realidad, de cuatro telescopios ubicados en una misma instalación. Cada uno tiene un espejo principal de 8,2 metros de diámetro. Lleva en funcionamiento desde 1998 y es uno de los telescopios más potentes del mundo. En su trabajo, los investigadores explican que han analizado los datos de sensores atmosféricos, e información climática, remontándose hasta 1980. En el estudio detallan cuatro aspectos en los que el cambio climático afectará a la observación.
El primer aspecto en el que se centran es la temperatura en superficie. Para instrumentos como el Telescopio Muy Grande, es un aspecto crítico. Los espejos principales se encuentran en el interior de cúpulas gigantes, que se abren en el atardecer para comenzar las observaciones. La temperatura en el interior está controlada, de manera que coincida con la temperatura que se producirá en el atardecer al abrir la cúpula. Tras cada noche de observación, el equipo del telescopio intenta determinar la temperatura del siguiente atardecer.
El objetivo es minimizar la diferencia de temperaturas entre el telescopio y el ambiente. Si la diferencia es demasiado grande, se crean turbulencias que empeoran las observaciones astronómicas. El sistema de control de temperatura actual, del Telescopio Muy Grande, no puede superar los 16ºC. Pero la temperatura de la Tierra ha subido en las últimas décadas. Cada vez es más frecuente que la temperatura sea superior a lo que el sistema es capaz de ofrecer. No se puede igualar la temperatura en el interior de la cúpula con el exterior, cuando es superior a 16ºC.
Las muchas dificultades para observar el firmamento
Cuando se produce una diferencia de temperatura entre la superficie y el espejo principal, se produce una turbulencia en el interior de la cúpula. Es un problema muy serio, porque puede dificultar seriamente la capacidad de observación de objetos ubicados a decenas, cientos e incluso miles de años-luz. Los modelos indican que la temperatura seguirá subiendo. En Cerro Paranal. algunos modelos indican que subirán 4 ºC hacia finales de siglo. Es, lógicamente, motivo de preocupación para las observaciones futuras.
El Telescopio Extremadamente Grande está en construcción a solo 20 kilómetros del Telescopio Muy Grande. Tiene un espejo principal de 39,5 metros y se espera que comience a funcionar en 2025. Sus instrumentos todavía están en desarrollo, pero el impacto del cambio climático es algo que habrá que tener en cuenta. En cualquier caso, no solo la temperatura en superficie es un problema, también las turbulencias. Afecta a la óptica adaptativa, una tecnología muy importante en las observaciones astronómicas que se realizan hoy en día.
El funcionamiento de un sistema de óptica adaptativa es el siguiente. Se envía una señal láser al cielo, creando una referencia artificial para estudiar las distorsiones atmosféricas. De esta manera, el sistema es capaz de adaptarse al modificar la forma del espejo (o realizando pequeños ajustes). Por ejemplo, el Telescopio Extremadamente Grande tendrá 798 segmentos ajustables individuales. Sin embargo, la turbulencia en superficie puede afectar incluso a la óptica adaptativa. La capa de superficie es fina, pero no por ello se puede ignorar.
El cambio climático tendrá impacto en el estudio de exoplanetas, estrellas…
La capa de superficie es una fina capa de aire que cubre lunas pocas decenas de metros sobre la superficie. Su altura y profundidad puede cambiar notablemente a lo largo del tiempo. Según explican los investigadores, es el producto de un intercambio de calor poco eficiente entre el suelo y el aire. La turbulencia en superficie afecta a los componentes del Telescopio Muy Grande. Son muy sensibles a las turbulencias que se producen a una altura de entre 10 y 30 metros. De momento, no afecta a la calidad de la imagen.
Pero el aumento de temperatura provocará que, cada vez, la diferencia de temperatura entre suelo y aire sea mayor. Algo que hará que la turbulencia de superficie sea cada vez mayor. Algo que podría obligar a tener que rediseñar sistemas como el de óptica adaptativa, para poder hacer frente a una mayor cantidad de turbulencia. Todo esto, a su vez, también tendrá un serio impacto en los telescopios que están por llegar en el futuro. Algunos tendrán la capacidad de capturar imágenes de exoplanetas, aunque no será nada sencillo.
Los retos de los telescopios de próxima generación
Para poder obtener imágenes de exoplanetas, es necesario disponer de un telescopio con una gran resolución angular. Es decir, que sea capaz de apreciar detalles muy pequeños. El sistema de óptica adaptativa, en el Telescopio Muy Grande, puede corregir las turbulencias atmosféricas, permitiendo que se pueda aprovechar la resolución angular del telescopio. Pero a la hora de observar exoplanetas, no es suficiente. Los exoplanetas orbitan en torno a otras estrellas. Para poder verlos, hace falta bloquear la luz procedente del astro.
Si no se hace, la luz de la estrella oculta la luz reflejada por el exoplaneta. Para conseguirlo, se usan coronógrafos. En un observatorio solar, por ejemplo, permite bloquear la luz del Sol. Pero hay un fenómeno, llamado wind-driven halo (una traducción aproximada sería halo conducido por el viento) que se produce por el retraso entre el análisis de las turbulencias atmosféricas y la corrección de un espejo deformable. Es consecuencia, principalmente, de la velocidad de la corriente en chorro. Cerca del Telescopio Muy Grande, está a unos 12 kilómetros de altura.
Lo que sucede es que, cuando el sistema de óptica adaptativa se ha ajustado para las condiciones de la corriente en chorro subtropical, ya han cambiado. Es algo que, según indican en el estudio, sucede entre un 30 y 40% del tiempo y que afecta notablemente a la resolución angular del telescopio. La frecuencia del fenómeno cambia con las estaciones y por otros fenómenos (como el Niño). Sin embargo, la expectativa es que, con el paso del tiempo, y a medida que el cambio climático sigue adelante, su impacto será cada vez mayor.
La disponibilidad de los telescopios en el futuro
Los diferentes observatorios del mundo tienen una gran cantidad de solicitudes de tiempo para llevar a cabo diferentes observaciones. Pero, lógicamente, hay un límite respecto a durante cuánto tiempo están disponibles. La meteorología, además, no siempre ayuda. Algunos parámetros que afectan a la disponibilidad de los telescopios son el vapor de agua, la humedad relativa y la nubosidad. Una atmósfera seca es imprescindible para para que los telescopios funcionen al máximo. El lugar más seco de la Tierra es la Antártida.
El segundo más seco es el desierto de Atacama. A fin de cuentas, es un desierto en las montañas. Pero incluso en ese entorno, hay episodios de gran humedad, que afectan negativamente a los telescopios. Suelen suceder en enero y febrero. Están asociados con El Niño y los investigadores apuntan a que debería ir a peor en las próximas décadas. Aunque es posible que no implique un aumento de humedad, necesariamente, en el entorno del desierto de Atacama. Es algo que se podrá entender mejor con los estudios que se lleven a cabo en el futuro.
Sea como fuere, está claro que el cambio climático tendrá un impacto en los observatorios terrestres. Tanto los que ya están en funcionamiento como los que llegarán próximamente. El objetivo de los investigadores, con el artículo que han publicado, es que la comunidad científica pueda adaptarse. Es una llamada, una petición para que la comunidad astronómica pueda ayudar a llevar a cabo acciones para mitigar el impacto del cambio climático. A fin de cuentas, como dicen en el propio estudio, no hay un segundo planeta para sustituir la Tierra…
Referencias: Universe Today
