Una vista rápida a las Grandes Explosiones del Universo

#1#29 de Octubre de 1999. Los estallidos fueron descubiertos al final de la década de los 60 por satélites de detección de pruebas nucleares. Hasta los 80 han sido monitorizados por instrumentos montados en satélites diseñados para otras misiones. Desde entonces este misterio ha guiado a la NASA, en 1978, para seleccionar el experimento Burst and Transient Source Experiment (BATSE, Experimento de Estallido y Fuentes Transitorias) como uno de los cuatro instrumentos a bordo del Observatorio Compton de Rayos Gamma (lanzado en 1991). BATSE fue concebido como una alerta que informaría al resto de instrumentos del observatorio para ayudar a los científicos a llegar a un consenso sobre este misterio. En este rol, BATSE gana como “mejor actor secundario” por mostrar que los estallidos son tal vez las explosiones más violentas que podemos observar en el universo. Esto ha sorprendido la comunidad astrofísica. Según el Dr. Kevin Huyley, se han escrito más de 3,200 artículos profesionales sobre explosiones, y se han publicado a un ritmo de 1.3 por día, más rápido que el registro de estallidos. Como cualquier actor que lo ha hecho bien, el paso siguiente es su papel protagonista. Esto llega en el 2003 con el lanzamiento planeado del Swift. Rompiendo con la tradición de la NASA, el nombre no es un acrónimo. Describe la rapidez con la que la nave es diseñada para girar y apuntar un conjunto de telescopios hacia el objetivo y capturar los estallidos antes de que se desvanezcan. Swift llevará tres instrumentos, el Burst Alert Telescope (BAT, Telescopio de Alerta de Explosión), un Telescopio de rayos X (XRT, X-Ray Telescope), y un Telescopio Ultravioleta/Óptico (UVOT, Ultraviolet/Optical Telescope). La misión principal es muy simple, dijo el Dr. Neil Gehrels, principal investigador en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA. Él describió el Swift en la última sesión (Instrumentación) del 5º Simposium sobre estallidos de rayos gamma de Huntsville, Alaska, la semana pasada. #2# #3#Para captar un estallido de rayos gamma en el acto, se necesita tener instrumental orientado en la dirección correcta. BATSE hace esto mediante ocho módulos detectores dispuestos como las caras de un octaedro de forma que ve en todas direcciones al mismo tiempo. Su principal inconveniente es la resolución; BATSE no puede proveer localizaciones precisas. Swift sacrificará la cobertura de todo el cielo por una mayor precisión. Observar una mayor porción del cielo con un detector de mayor resolución posibilitará una localización suficientemente fina de las explosiones para apuntar sus telescopios ópticos y de rayos X. “Nosotros sabemos que los estallidos prolongados están asociados con galaxias agonizantes al menos hasta medio camino del universo conocido”, ha dicho Gehrels. “Pero lo que no sabemos es ¿Cuáles son los orígenes físicos de estos estallidos? ¿Cuales son sus progenitores (las estrellas que llegan a ser estallidos) y cuál es la física que conllevan?” . Los tres instrumentos de Swift nos ayudarán a resolver estas cuestiones. Primero, BAT detectará el comienzo de una explosión de rayos gamma. A diferencia de BATSE, el cual tiene ocho módulos que miran por entero el cielo (aparte del que la Tierra obstaculiza), BAT verá una fracción más pequeña del firmamento. Estará compuesto por un tipo especial de cámara pinhole o de agujero de alfiler, conocida como máscara con apertura codificada colocada delante de un extenso detector de estado sólido. Esto permitirá a BAT calcular la localización de un estallido dentro de unos pocos minutos de arco (una fracción del diámetro aparente de la Luna y mucho más fino de lo que BATSE puede conseguir). #4# A continuación, la aeronave se balancea para apuntar el XRT y el UVOT en la vecindario de la explosión. El XRT está basado en un diseño comprobado para el Spectrum X, una misión Rusa/Europea/U.S., establecida para lanzamiento en el 2003. Es sensible a los rayos X en el rango de 0.2 a 10 kilo-electrón voltios (keV) y tiene un campo de visión de 24 minutos de arco, algo más pequeño que el diámetro aparente de la Luna. El UVOT, derivado del telescopio óptico que llevará el satélite europeo de la misión X-Ray Multi-Mirror Misión (XMM, misión multiespejo de rayos X), tiene 30 cm. (12 pulgadas) de espejo primario, equivalente a un telescopio de 4 metros (13.2 pies) en la Tierra, mencionó Gehrels. Tendrá un campo de visión de 17 minutos de arco (algo más de la mitad del diámetro aparente de la Luna) y una sensibilidad desde 170 nm (ultravioleta) hasta los 650 nm (rojo profundo). Usando los dos telescopios, los científicos podrán localizar estallidos dentro de unos 0.3 segundos de arco, y decir si los estallidos tienen una transición óptica que debe ser objeto de reiteradas observaciones mediante observatorios más extensos en órbita o en Tierra. Mientras esperamos que los estallidos aparezcan, Swift trazará mapas del firmamento a altas energías de rayos X. Esto no había sido hecho desde el primer Observatorio Astronómico de Alta Energía (HEAO-1, que orbitaba durante 1977-79. BAT será 50 veces más sensible que el experimento de altos rayos X/rayos gamma de baja energía de HEAO-1, de forma que proveerá mapas más detallados que ayudarán a los observadores a encontrar nuevos objetivos para el Observatorio de Rayos X Chandra y XMM. Sin embargo, esta misión de mapeo requerirá cierta paciencia, puesto que Swift perseguirá automáticamente un estallido tan pronto como sea detectado. #5# Otra ruptura con la tradición de la NASA, explica Gehrels, es que los datos sobre estallidos de Swift estarán disponibles tan pronto como lleguen ya que el tiempo es esencial en la observación de los estallidos. En 10 segundos, Swift debe determinar la localización de un estallido dentro de 10 minutos de arco. En menos de tres minutos, debe tener determinación óptica o por rayos X en menos de un segundo de arco. Y esto posibilitará repetir las observaciones, en las semanas y meses siguientes, con mayores observatorios como el Telescopio Espacial Hubble que requiere una mayor planificación para re-apuntar. ¿Y además de eso? Después de un papel protagonista, muchas estrellas buscan un papel para reventar las taquillas. En este caso, éste será el Observatorio de Nueva Generación de Estallidos de Rayos Gamma. “Queremos que la NASA comience a formar un grupo en este año para estudiar los requisitos de una misión” para lo que vendrá después de Swift, dijo el Dr. Gerald Fishman, investigador principal de BATSE en el Centro Marshal para Vuelos Espaciales de la NASA. “Swift sirve como un pionero” para la nueva generación de instrumentos, dice Fishman. “No afianzaremos planes hasta que haga sus observaciones” ya que éstas pueden modificar los requisitos. El diseño es tan distante ahora que la próxima generación de telescopios puede comprender varias naves operando conjuntamente, y casi con seguridad operarán interactivamente con misiones avanzadas como Gamma-Ray Large Space telescope (GLAST, telescopio de rayos gamma para amplio espacio) planeada para lanzamiento en el 2005. La próxima generación de instrumental podría ser usada en conjunción con observatorios de mayor importancia en Tierra o en órbita. “Esta misión se concibe como una instalación de la NASA”, continuó Fishman, “diseñada por toda la comunidad de la NASA y utilizada por la comunidad científica. Aunque la NASA esté a la cabeza, es de esperar un apoyo internacional”. Fishman comentó que los científicos también están mirando hacia un nuevo modelo operacional que integre a la Fundación Científica Nacional (National Science Foundation) como socio principal en lugar de tener el observatorio dirigido y fundado principalmente por y para la NASA. NSF dirige muchos de los observatorios terrenos de los Estados Unidos. “Por ser la ciencia algo de interés para ambas agencias” -los observatorios en la superficie menudo buscan homólogos ópticos para los estallidos- “debe ser fundado por ambas agencias”, dijo Fishman. #6# Puesto que Swift no empezará a perseguir explosiones hasta el 2003, el Observatorio de Explosiones de Rayos Gamma de Nueva Generación no será diseñado hasta alrededor del 2005 para lanzamiento en el 2010 o después. #7# Mientras tanto, otros instrumentos están ayudando a mantener las explosiones de rayos gamma en primer plano. El Explorador Transitorio de Alta Energía (HETE-II High-Energy Transient Explorer, el primero falló en alcanzar órbita en 1998) está preparado para lanzamiento el 23 de Enero. Tiene un detector menor que el del Swift y tendrá la mirada puesta en una sección del firmamento más allá del Sol, por lo que sólo detectará más o menos 30 estallidos al año. Pero HETE-II tiene también instrumentos ultravioleta y de rayos X que darán una localización afinada para ayudar a los telescopios más grandes a apuntar estallidos para reiteradas observaciones. Dar caza a aquellas localizaciones será Super LOTIS, construido a partir de un viejo telescopio reflector de 60 cm. (24 pulgadas) provisto por el Observatorio Lick. Super LOTIS – el Sistema de Imágenes de Óptica Transitoria de Livermore (Livermore Optical Transient Imaging System) construido por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore- ha estado bajo pruebas desde que vio la luz el 25 de Febrero de 1999. Además de buscar por la noche aureolas ópticas de estallidos de rayos gamma, está programado para registrar el desencadenante de las explosiones que ocurren durante el día y después intentar localizar sus aureolas por la noche. Super LOTIS está programado para ser reubicado de Lawrence Livermore al Observatorio Nacional de Kilt Peak cerca de Tucson, Arizona, donde las condiciones de observación son mejores.