El Telescopio de Treinta Metros propuesto para ser construido en Mauna Kea en Hawái (EE. UU.) costará cerca de 1.800 millones de euros. Y los telescopios espaciales son aún más caros. El muy retrasado telescopio espacial James Webb, que reemplazará al Hubble en 2021, que tiene un espejo de 6,5 metros, ya está costando cerca de 9.000 millones de euros.
nPor eso, los astrónomos buscan nuevas e innovadoras formas de observar los cielos que resulten más baratas. Una de ellas es la que propone el astrónomo de la Universidad de Columbia en Nueva York (EE. UU.) David Kipping. Su enfoque consiste en utilizar la atmósfera de la Tierra para enfocar la luz astronómica. Se trata usar todo el planeta como una especie de lente gigante y colocar un telescopio espacial en el punto focal para captar las imágenes. Este telescopio, o terrascopio, tendría el mismo poder de captación de luz que un telescopio de 150 metros en la Tierra a una fracción de su coste.
nPrimero algunos antecedentes. Los astrónomos saben desde hace tiempo que la atmósfera dobla la luz que la atraviesa. "Como resultado de este efecto, el Sol poniente es un poco más de medio grado más bajo de lo que parece", escribe Kipping. Su idea consiste en aprovechar este efecto a escala planetaria. "Un observador a una distancia de aproximadamente la distancia entre la Tierra y la Luna podría utilizar la Tierra como una lente refractiva", explica.
nEsa lente sería compleja. Así que Kipping ha pasado algún tiempo estudiando y simulando sus propiedades y cómo podrían aplicarse a un terrascopio gigante. Los desafíos son muchos.
nPara empezar, la atmósfera dobla o refracta la luz de las estrellas a medida que la traspasa. Pero el nivel de refracción depende de la densidad de la atmósfera, que varía con la altitud sobre la superficie. Entonces, la luz que roza la atmósfera superior se refracta menos que la luz que penetra más profundamente en la atmósfera.
nPero varios factores limitan la profundidad a la que la luz puede sumergirse en la atmósfera. El más obvio es que la luz debe evitar la Tierra misma. Pero las nubes también absorben la luz, por lo que cualquier luz refractada debe estar a una altura suficiente de la superficie como para poder evitarlas.
nOtro factor importante es que la atmósfera, los aerosoles, y los demás elementos que contiene, absorben la luz a frecuencias específicas. Así que Kipping ha tenido que calcular cuánta luz podría perderse en este proceso.
nLa atmósfera también tiene un brillo tenue, lo que podría sofocar la luz de las fuentes astrofísicas distantes. Este "resplandor del aire", resultado de distintos procesos como la recombinación de moléculas disociadas por la luz solar, significa que el cielo noctu o nunca está completamente oscuro.
nPero Kipping señala que la mayor parte de esta luz podría ser bloqueada por un coronógrafo, que es básicamente un pequeño disco en el terrascopio que bloquea la luz del cuerpo de la Tierra e incluso de los confines más bajos de la atmósfera, donde no se producen lentes útiles.
nOtra variable estriba en que la atmósfera se expande o contrae en función de la temperatura. Eso cambiaría la longitud focal del terrascopio. Por lo tanto, sería importante encontrar la órbita óptima para el dispositivo.
nKipping ha analizado todos estos efectos y algunos más. Sus cálculos sugieren que un telescopio espacial de un metro que orbite a una distancia de 360.000 kilómetros, un poco más cerca que la Luna, sería óptimo. Tal dispositivo debería recoger la luz sumergida a no más de 14 kilómetros en la atmósfera de la Tierra y así permanecería muy por encima de las nubes.
nCon el planeta actuando como lente, la luz enfocada se amplificaría por un factor de 45.000 durante un tiempo de exposición de 20 horas. Eso es equivalente a la amplificación lograda por un telescopio terrestre con un diámetro de 150 metros.
nKipping concluye que un terrascopio de este tipo tendría un enorme potencial. Aunque todavía no ha calculado qué coste podría tener, sugiere que un telescopio de 100 metros en la Tierra costaría más de 31.000 millones de euros, una cantidad que excede el presupuesto de toda la NASA y la Fundación Nacional para la Ciencia de EE. UU juntas.
n¿Sería posible construir, lanzar y operar un telescopio de un metro a una distancia de 360.000 kilómetros por menos dinero? Probablemente. Uno de los observatorios más exitosos en los últimos años ha sido el telescopio espacial Kepler, que buscó y encontró numerosos exoplanetas similares a la Tierra que orbitan otras estrellas. Este telescopio espacial Orbitaba el Sol en lugar de la Tierra, a más de 150 millones de kilómetros de casa. La misión duró nueve años, hasta que se quedó sin combustible y su coste no llegó a los 500 millones de euros.
nSi nos guiamos por esos cálculos, un terrascopio podría ofrecer una excelente relación calidad-precio.
nRef: arxiv.org/abs/1908.00490: The "Terrascope": On the Possibility of Using the Earth as an Atmospheric Lens
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