15 de agosto de 2008

Un gigantesco relevamiento del cielo completa su misión, pero otra comienza

Imagen: SDSS

Después de una década de construcción y ocho años de funcionamiento (SDSS-I, 2000-2005; SDSS-II, 2005-2008), el estudio detallado del cielo Sloan (SDSS) concluyó sus observaciones a mediados de julio de 2008 y dará a conocer al público su último conjunto de datos, en octubre de 2008. SDSS-III, un programa de seis años compuesto de cuatro nuevos estudios, ha comenzado ahora, utilizando el mismo telescopio.

"Me alegro de no haber sabido al principio lo difícil que sería y cuánto tiempo nos llevaría", dijo el científico del proyecto SDSS Jim Gunn, astrónomo de Princeton, que ha guiado el proyecto desde sus inicios. "Pero ahora que finalmente hemos logrado lo que nos propusimos hacer y mucho más, parece que valió la pena todo el esfuerzo y todos los dolores de cabeza a lo largo del camino."

El uso de un telescopio dedicado de 2,5 metros de diámetro, equipado con dos instrumentos especializados - una cámara digital de 125 megapíxeles y un espectrógrafo que observa 640 estrellas y galaxias de un saque - el SDSS ha completado sus objetivos originales de realizar imágenes profundas y en múltiples colores que cubran más de una cuarta parte del cielo y medir las distancias a casi un millón de galaxias y más de 100000 cuásares, creando, así, el mayor mapa tridimensional de la estructura cósmica de toda la historia.

"Lo que me asombra es la enorme variedad de los descubrimientos que se han logrado con los datos del SDSS", dijo el Director del SDSS-II, Richard Kron, astrónomo de la Universidad de Chicago y del Fermilab. "Nosotros lo diseñamos principalmente como un estudio para la distribución de galaxias y cuásares, pero también tuvo un enorme impacto en el estudio de las estrellas, la estructura de nuestra propia galaxia e, incluso, objetos del Sistema Solar."

Estos logros se discuten este fin de semana en un simposio internacional titulado "El Sloan Digital Sky Survey: de los asteroides a la cosmología", organizado por el Instituto Kavli para la Física Cosmológica en la Universidad de Chicago. En más de 80 presentaciones, astrónomos de todo el mundo describen nuevos descubrimientos acerca de estrellas, galaxias y el cosmos, a partir del SDSS y de algunos otros ambiciosos relevamientos que ayudó a inspirar.

Los astrónomos están utilizando imágenes y mapas del SDSS para entender los orígenes de las galaxias y las propiedades de la materia oscura, la materia invisible cuya gravedad se une a la de las estrellas en las galaxias. La gravedad de la materia oscura también organiza las galaxias en filamentosas hebras que abarcan cientos de millones de años luz, formando una red de túneles intercalada con zonas de baja densidad y huecos. Las observaciones del SDSS de la mayoría de los cuásares distantes sondea la "época de re-ionización", cuando la radiación de las primeras galaxias atravesó la niebla de hidrógeno intergaláctico neutro e hizo al Universo transparente a la luz ultravioleta. Los cuásares, que son los objetos más luminosos del Universo, son alimentados por gas caliente cayendo a un agujero negro supermasivo hasta diez mil millones de veces la masa del Sol. Algunos astrónomos están combinando datos del SDSS con mediciones desde el espacio en rayos X e infrarrojo para localizar el crecimiento de agujeros negros supermasivos a través de la historia cósmica, para investigar el impacto de los agujeros negros en las galaxias en las que residen, y para descubrir los factores desencadenantes que pueden causar que un agujero negro brille en erupciones después de permanecer inactivo durante millones o miles de millones de años.

El mayor desafío para la cosmología de hoy, según Joshua Frieman, investigador de la Universidad de Chicago y del Fermilab, es que la expansión del Universo está acelerando el paso del tiempo, a pesar de la fuerza gravitatoria de toda la materia normal y oscura que contiene. "O bien no entendemos la forma en que la gravedad actúa en la escala de todo el universo", dice Frieman, "o el espacio está invadido por alguna forma de 'energía oscura' que produce gravedad repulsiva".

La naturaleza de la energía oscura sigue siendo un misterio y los investigadores del SDSS han estado tratando de definir sus propiedades mediante el uso de la gigantesca cámara de imágenes del relevamiento para escanear repetidamente la misma zona del cielo, descubriendo las explosiones de supernovas cuyo brillo se puede utilizar para rastrear la historia de la expansión del Universo con alta precisión. Al proporcionar mediciones detalladas de objetos tan lejanos como cuatro mil millones de años luz, el relevamiento de supernovas SDSS-II complementa perfectamente los relevamientos de los telescopios más grandes que encuentran supernovas más tenues y distantes en zonas más pequeñas del cielo, explicó Frieman.

Más cerca de nosotros, los astrónomos han utilizado las imágenes del SDSS para descubrir una docena de nuevas galaxias satélite que son compañeras de la Vía Láctea, la mayoría de ellas mucho más débiles que cualesquiera de las diez satélites conocidas con anterioridad. Los mapas estelares de las imágenes del SDSS muestran que el extremo de la Vía Láctea está surcado por senderos y corrientes de estrellas, probablemente restos estirados de otras galaxias satélite que fueron desgarradas desde hace mucho tiempo por las fuerzas gravitacionales de la galaxia.

"Incluso las primeras imágenes del SDSS pusieron de manifiesto que la verdadera galaxia Vía Láctea es mucho más complicada que lo que aprendí sobre ella en la escuela de graduados ", dijo Heidi Newberg, del Instituto Politécnico Rensselaer. Newberg inició SEGUE (la extensión del Sloan para la comprensión y la exploración galáctica), uno de los tres estudios que componen SDSS-II, que tiene imágenes de nuevas áreas de cielo y ha utilizado el espectrógrafo del SDSS para medir los movimientos y composiciones químicas de 240000 estrellas de la Vía Láctea. "SEGUE ya ha demostrado que hay importantes pistas sobre la historia de la galaxia y las propiedades de la materia oscura codificados en los movimientos de las estrellas de la Vía Láctea ", dijo Newberg. "Esperamos seguir haciendo importantes descubrimientos en los datos en los años venideros."

Las observaciones del SDSS-II terminaron el 14 de julio de 2008. El 15 de julio de 2008, comenzó el SDSS-III. "La capacidad de las instalaciones del SDSS para medir simultáneamente los espectros de cientos de objetos en una amplia zona de cielo sigue siendo una herramienta poderosa para la astronomía", dijo el Director del SDSS-III, Daniel Eisenstein, astrónomo en la Universidad de Arizona. SDSS-III es un conjunto de cuatro nuevos y ambiciosos relevamientos espectroscópicos, abordando una amplia gama de temas científicos.

El mayor de los cuatro relevamientos usará una novedosa técnica para estudiar las propiedades de la energía oscura. "Las ondas acústicas que viajaron por el Universo temprano imprimieron una escala característica en la distribución de las galaxias, que fue detectada, por primera vez, por el SDSS", dijo Eisenstein. "Podemos usar esta escala como una 'regla estándar' para medir la historia de la expansión del Universo, mucho más que usar las supernovas como candelas estándar". SDSS-III cartografiará el cúmulo de galaxias más luminosas en un volumen siete veces mayor que el SDSS-I y el II, explicó Eisenstein, permitiendo medir la longitud de esta regla cósmica con precisión sin precedentes.

Otros dos relevamientos del SDSS-III cartografiarán la estructura de la Vía Láctea, uno en la luz visible, al igual que SEGUE, y otro en luz infrarroja, que penetra el polvo interestelar que oscurece nuestra visión de la galaxia interior. Un cuarto relevamiento vigilará más de 10000 estrellas en busca de los pequeños ' bamboleos' causados por los planetas gigantes en órbita, proporcionando el censo más completo, hasta la fecha, de planetas gigantes tipo Júpiter, alrededor de otras estrellas.

SDSS-III está financiado por las contribuciones de la Fundación Alfred P. Sloan, la Fundación Nacional para la Ciencia y el Departamento de Energía de los Estados Unidos, y las instituciones participantes en los EE.UU., América del Sur, Europa y Asia. "A lo largo de su vida, el SDSS ha sido un notable ejemplo de cooperación entre la financiación pública y privada y organismos de cada una de las instituciones en todo el mundo, para la ciencia que, de otro modo, no sería posible", dijo Richard Kron. En reconocimiento de la importancia fundamental del generoso apoyo de la Fundación Alfred P. Sloan a través de todas las fases del SDSS, el telescopio de 2,5 metros en el Observatorio Apache Point será nombrado oficialmente Telescopio Fundación Sloan durante el Simposio.

Más que cualquier descubrimiento individual, Jim Gunn se enorgullece de la calidad y del alcance de los conjuntos de datos del SDSS. "La luz visible es donde mejor entendemos al Universo, pero cuando comenzó el SDSS, no había catálogos sensibles y bien caracterizados en luz visible que abarcaran una amplia zona del cielo", dijo. "Ahora tenemos múltiples imágenes en color de 300 millones de objetos celestes, mapas tridimensionales detallados y las propiedades de más de un millón de ellos, y todo a disposición del público en Internet. Eso lo cambia todo."

(jg) (mg)

Más información en:
http://www.sdss.org/