SOFIA busca los secretos del nacimiento de los planetas

Imagine cortar puertas rectangulares en el costado de
un avión 747, instalar un telescopio de 17 toneladas y volar
a la estratosfera para resolver uno de los misterios más
grandes de la astronomía. Eso es lo que la NASA y
el Centro Aeroespacial Alemán planean hacer con
el observatorio aéreo de vanguardia llamado SOFIA.

Noviembre 19, 2009: No siempre se necesita un cohete para hacer ciencia de cohetes. Algunas veces, un simple avión alcanza —un simple avión Boeing 747 que transporte un telescopio de 17 toneladas y 2,7 metros (9 pies) de ancho, llamado SOFIA.

SOFIA, que es el nombre abreviado en idioma inglés de Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (Observatorio Estratosférico para Astronomía Infrarroja, en idioma español), observará el universo mientras se desliza a través de la estratosfera a 13.700 metros (45.000 pies) de altura. Cuando comience sus operaciones el año próximo, será el observatorio aéreo más grande y avanzado del mundo.

Derecha: El observatorio infrarrojo SOFIA 747SP, de la NASA, sobrevuela su hogar: las Instalaciones de Operaciones de Aeronaves Dryden (Dryden Aircraft Operations Facility, en idioma inglés), en Palmdale, California. Crédito de la imagen: NASA/Jim Ross.

"SOFIA está preparado para lograr resultados científicos espectaculares", dice la científica del proyecto Pamela Marcum. "Por ejemplo, este telescopio nos ayudará a averiguar cómo se forman los planetas y cómo llegó a existir nuestro propio sistema solar".

Y, como es un observatorio móvil, puede volar a cualquier lugar, a cualquier hora. SOFIA se puede ubicar en una determinada posición para capturar eventos astronómicos especialmente interesantes, tales como ocultaciones estelares (cuando objetos celestes cruzan frente a estrellas localizadas en el fondo), mientras que los telescopios en tierra, ubicados en posiciones geográficas "incorrectas" en la superficie de la Tierra, se pierden el espectáculo. SOFIA volará por arriba del velo de vapor de agua¹ que rodea a la Tierra con el fin de lograr una mirada amplia del cosmos.

Abajo: (Izquierda) El telescopio infrarrojo de 2,5 metros, de SOFIA, mira hacia afuera de su cavidad, en la parte trasera del fuselaje. (Derecha) Una toma de cerca del ensamblaje del telescopio construido en Alemania. Crédito de la imagen: NASA/Tom Tschida. Imágenes ampliadas: #1, #2.

Si bien nuestra galaxia está repleta de sistemas planetarios, los astrónomos no saben exactamente cómo se forman. Esto se debe a que los telescopios comunes no pueden ver a través de las gigantes y densas nubes de gas y polvo que dan origen a los planetas. Usando longitudes de onda infrarroja, SOFIA puede penetrar la bruma y observar el proceso de nacimiento —mostrando a los científicos cómo se juntan las moléculas para construir mundos.

"SOFIA será capaz de localizar la 'línea de hielo planetaria' donde el vapor de agua se convierte en hielo en el disco de polvo y gas que hay alrededor de las estrellas jóvenes", dice Marcum. "Eso es importante porque pensamos que allí es donde se forman los gigantes gaseosos. Los núcleos planetarios más masivos son más comunes [en las cercanías de la línea de hielo] porque las condiciones son las mejores para formar rocas y también hielo". (Partículas de hielo pegajosas ayudan a formar planetas de igual manera que ayudan a formar una bola de nieve para lanzar a un amigo desprevenido.)

"Una vez que se forma un núcleo lo suficientemente grande, su gravedad se vuelve lo suficientemente fuerte como para atrapar gas, de modo que más moléculas de hidrógeno y de helio puedan 'pegarse'. Entonces, estos grandes núcleos pueden crecer hasta convertirse en gigantes gaseosos como Júpiter y Saturno. De lo contrario, continúan siendo planetas más pequeños, con hielo y rocas".

Derecha: Concepto artístico de un disco protoplanetario donde se originan los planetas jóvenes. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech.

"SOFIA también será capaz de indicar dónde se localizan dentro del disco protoplanetario los componentes básicos, tales como el oxígeno, el metano y el dióxido de carbono²".

Conocer dónde se ubican varias sustancias dentro del disco nos ayudará a saber cómo se juntan desde "abajo" para formar planetas.

Una de las fortalezas clave del telescopio es que será el complemento de otros observatorios infrarrojos. Con una vida útil de 20 años, puede llevar a cabo estudios de seguimiento de objetos que telescopios infrarrojos de corta vida útil no tienen tiempo de realizar. Si, por ejemplo, un observatorio en órbita, como el WISE (Widefield Infrared Survey Explorer, en idioma inglés, o Explorador Infrarrojo de Campo Amplio, en idioma español), detecta algo que merezca más atención, SOFIA puede realizar una larga y detenida observación, mientras el WISE continúa mirando el resto del cielo.

(Nota: Para obtener más información acerca del WISE, consulte la reciente historia de Ciencia@NASA "En busca de asteroides oscuros (y otros objetos furtivos)".)

"WISE está diseñado para escanear el cielo entero en longitudes de onda infrarroja y reunir información de una multitud de objetos, más que para estudiar objetos particulares con gran profundidad", explica Marcum. "Pero SOFIA tiene tiempo de sobra para realizar estudios más profundos".

Abajo: Para ilustrar de qué manera los sensores infrarrojos pueden ver cosas que el ojo humano no puede apreciar, Marcum ofrece estas imágenes de luz blanca, comparadas con imágenes infrarrojas, de un perro de sangre caliente y de una lagartija de sangre fría. [Imagen ampliada]

SOFIA también puede hacer ciencia mediante estudios de seguimiento llevados a cabo con el fin de cosechar todos los beneficios de los descubrimientos que surgieron de las investigaciones espaciales realizadas por Herschel y, después, de los estudios en el cercano y mediano infrarrojo que hizo el Telescopio Espacial James Webb.

"Una vez que a Herschel se le terminen sus tres años de enfriador, SOFIA será el único observatorio que pueda proporcionar, de manera rutinaria, una cobertura dentro del rango que abarca desde las longitudes de onda del lejano infrarrojo hasta las ondas submilimétricas. Esta parte del espectro es un territorio casi absolutamente inexplorado".

"Y, aunque SOFIA cubre la misma parte del espectro que el Telescopio Espacial James Webb (JWST o James Webb Space Telescope, en idioma inglés), está optimizado para alcanzar longitudes de onda ubicadas exactamente más allá de las que puede detectar el JWST, para complementar sus observaciones. SOFIA realizará un fantástico trabajo ya que observará en el espacio que queda entre las longitudes de onda que capta el JWST y las que capta el Herschel".

A diferencia de estos telescopios espaciales, SOFIA puede "regresar al granero" periódicamente para reparar, ajustar sus instrumentos o incluso cambiarlos por otros instrumentos científicos nuevos y mejorados —siguiendo el ritmo de la ciencia de vanguardia desde un "simple" aeroplano.