Una ventana única al universo: así funciona ALMA, el telescopio espacial más grande del mundo

En las áridas planicies del desierto de Atacama, a 5000 metros sobre el nivel del mar, se alza una majestuosa estructura que escruta las profundidades del universo: el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Este observatorio astronómico, producto de una colaboración internacional entre Europa, Estados Unidos, Japón y Chile, es el mayor telescopio radioastronómico del mundo y una de las obras de ingeniería más complejas jamás construidas.

ALMA está compuesto por 66 antenas individuales, cada una de 12 metros de diámetro, que pueden distribuirse en diferentes configuraciones sobre un área de hasta 16 kilómetros. Esta disposición permite al observatorio actuar como un telescopio gigante, al combinar las señales de las antenas para obtener imágenes con una resolución y sensibilidad sin precedentes.

A diferencia de los telescopios tradicionales que captan la luz visible, ALMA utiliza antenas de alta precisión para detectar radiación milimétrica y submilimétrica, longitudes de onda invisibles para el ojo humano. Esta capacidad única le permite observar objetos fríos y densos, como nubes de gas y polvo, estrellas en formación y planetas extrasolares, que se encuentran ocultos a la vista de otros telescopios.

ALMA, una ventana al universo

“La historia del telescopio parte se remonta bien atrás, cuando el observatorio era todavía un proyecto de tres potencias de la astronomía: Europa, Estados Unidos y Japón”, contó a TN Tecno Nicolás Lira Turpaud, oficial de prensa de ALMA. La idea de construir un gran telescopio para observar la radiación milimétrica y submilimétrica se remonta a la década de 1980. Cada país tenía, por separado, proyectos de radiotelescopios de gran envergadura. En 1998, las tres regiones se unieron para formar el ALMA Project, dando inicio a una colaboración global sin precedentes. El objetivo era construir un telescopio de más de 60 antenas de alta precisión, capaz de captar longitudes de onda invisibles para el ojo humano y estudiar objetos fríos y densos en el universo.

La búsqueda de un lugar adecuado para albergar ALMA se convirtió en una tarea crucial. Se evaluaron diferentes sitios en Estados Unidos, Chile y Argentina, pero finalmente, el desierto de Atacama se impuso como la mejor opción.

“La ubicación es primordial, porque se encuentra en el hemisferio sur, pero cercano al trópico, y eso le permite tener una vista privilegiada del centro galáctico”, explicó Lira Turpaud. La zona elegida en el desierto de Atacama, goza de cielos despejados y un clima seco. “Es vital que el amiente sea muy seco, ya que la humedad, las partículas de agua en el aire, interfieren con las ondas que recibe el telescopio”, agregó. También es vital su emplazamiento en una región alta. En este caso a 5000 metros sobre el nivel del mar, la atmósfera es más delgada, lo que permite hacer observaciones que serían imposible de realizar en alturas desde el nivel del mar hasta los 3000 metros.

La lejanía de fuentes de radiointerferencia, como las ciudades, que permite obtener observaciones de alta calidad, y el apoyo del gobierno chileno, con exenciones de impuestos y protección ambiental, fueron importante también.

La construcción de ALMA comenzó en 2003 y se extendió por más de una década. El proyecto enfrentó numerosos desafíos, desde problemas técnicos complejos hasta dificultades logísticas debido a la altitud remota del sitio. Sin embargo, gracias al trabajo incansable de ingenieros y científicos de todo el mundo, ALMA se completó finalmente en 2013.

Cómo es ALMA, el telescopio espacial más grande del mundo

“A ALMA lo componen las 66 antenas, que funcionan como si fuera un solo telescopio gigante. En astronomía se busca que el diametro de espejo o de plato de antena sea lo más grande posible para tener una mayor resolución de las imágenes”, expresó Lira Turpaud. “Para conseguirlo hay dos formas: agrandar mucho la antena, pero esto tiene un límite físico y se vuelve inmanejable y caro. Y luego hay otra técnica, que es la que usa ALMA, llamada interferometría, que permite fusionar las señales de distintos receptores. Así, la distancia mayor entre el par de antenas que está más separado va a definir el diámetro equivalente como si fuera un solo telescopio. El caso de alma podemos separar las antenas hasta 16 kilómetros y eso nos permite observar como si tuviéramos una antena de 16 kilómetros de diámetro. Y eso nos permite competir con las observaciones del Telescopio Espacial James Webb y el Hubble”.

En cuanto al tipo de observaciones que se pueden hacer desde ALMA, Lira Turpaud explicó que el telescopio es muy versatil, y puede observar desde objetos cercanos de nuestro sistema solar, hasta fenómenos extragalácticos y el universo primario. “ALMA es un instrumento muy sensible que puede captar ondas que vienen de objetos que emiten muy poco. Así, podemos observar y tomar datos del universo frío, que son nebulosas de polvo, gas, que es ahí donde se forman estrellas, donde se forman planetas, y poder ser completar ese eslabón información respecto de los telescopios ópticos que pueden observar estrellas ya brillantes o galaxias muy brillantes. Somos complementarios, en ese sentido, a las observaciones de los telescopios ópticos infrarrojos y de rayos gamma”, agregó el oficial chileno en comunicación con TN Tecno.

Con su potencia, ALMA logró observar un fenómeno que cambió el paradigma de las formaciones planetarias conocidas hasta entonces. Su observación más importante ha sido probablemente la imagen de HL Tau, un disco planetario que se que se observó el 2015. Gracias a ese descubrimiento, los científicos, que pensaban que las estrellas se formaban primero y luego venía la formación de los planetas, se dieron cuenta que era un proceso que ocurría simultáneo.

Así, ALMA está ayudando a entender cómo se forman los sistemas solares y los planetas, y cómo esos procesos pueden llegar a formar planetas en zonas habitables y eventualmente descubrir cómo se formó la vida en nuestro sistema solar y si es que encontramos alguna vez en otros.

“Probablemente, el descubrimiento más icónico del que hemos participado es el primera imagen de un agujero negro de M87 que se publicó en 2019″, agregó Lira Turpaud. El telescopio colaboró con el Event Horizon Telescope (EHT), una red global de telescopios sincronizados que funcionan como un único telescopio gigante del tamaño de la Tierra. ALMA, con su alta sensibilidad y resolución angular, jugó un papel crucial en la calibración de los datos del EHT y en la obtención de imágenes detalladas de la sombra del agujero negro.

Así, se pudo obtener una imagen sin precedentes que muestra la sombra del agujero negro supermasivo M87, ubicado en el centro de la galaxia Messier 87, a 55 millones de años luz de la Tierra. “Este logro, del cual ALMA fue una pieza fundamental, salió en las portadas de todo el mundo y marcó un hito en la historia de la astronomía”, expresó Lira Turpaud a TN Tecno.

Cómo es trabajar en ALMA, el telescopio más grande del mundo

Trabajar en el telescopio, a 5000 metros sobre el nivel del mar, en el desierto de Atacama, no es una tarea sencilla y presenta un desafío inmenso. “A esa altura, las condiciones a la cual el cuerpo humano funciona son completamente distintas”, explicó a TN Tecno David Rebolledo, astrónomo de ALMA.

El gran esfuerzo físico que se compensa con medidas de chequeo constantes de la salud física de los trabajadores, y asistencia de oxígeno. “El oxígeno nos ayudan a respirar y a trabajar de la mejor manera en tareas que son súper detalladas. Por ejemplo, los ingenieros que trabajan en la antena o los mecánicos, necesitan bastante precisión en su trabajo, por lo tanto tienen que tener su cerebro funcionando de manera óptima y para eso necesitan estar bien oxigenados”, aclaró el astrónomo.

Un día típico de trabajo, explicó en científico a TN Tecno, comienza con reuiones de coordinación que pueden ser de caracter técnico para resolver problemas o mejorar alguna característica o componente. Luego se gestionan las operaciones diarias del telescopio, que funciona todos los días del año, las 24 horas. “Estamos constantemente supervisando y monitoreando la observaciones y el funcionamiento correcto del telescopio. Eso implica varias reuniones durante el día para para asegurarnos de que todo esté correcto. Algunos astrónomos tienen también tiempo asignado para realizar investigaciones. También, parte del día involucra participar en actividades de ciencia, como charlas, supervisar estudiantes y sus propios trabajos de investigación. En mi caso, tengo una de las tareas que más me apasiona: trabajar en proyectos de coordinación con personas distintas nacionalidades. En el grupo en el cual yo trabajo hay gente que es de Europa, de Estados Unidos, de Japón, gente de Chile… Por lo tanto, trabajar en una diversidad tan grande de personas con distintas culturas genera un efecto enriquecedor en general y en particular también”, contó Rebolledo.

Para trabajar como astrónomo de ALMA se necesita una fuerte preparación matemática y de ciencias físicas con especialidad en Astronomía. En general, los científicos que trabajan en alma tienen un grado de Doctor en Astronomía. Por otra parte, una de las principales habilidades para trabajar el observatorio tiene que ver con el trabajo en equipo y con habilidades blandas. “Para poder liderar proyectos se necesita un fuerte componente de eficiencia porque es mucha la cantidad de trabajo que hay que realizar en un corto plazo. Por lo tanto, el manejo de tiempo es muy importante para no sucumbir ante la cantidad de trabajo que a veces tenemos en tiempos muy cortos”, explicó el científico chileno.

Por último, David Rebolledo compartió con TN Tecno consejos para estudiantes y apasionados por las Astronomía: “Para trabajar como astrónomo en ALMA deben desarrollar un gran nivel de disciplina y dedicación. Y desarrollar muy bien todo lo que tenga que ver con habilidades blandas y de coordinación de trabajo en equipo. Para trabajar en ALMA se necesita trabajar en equipo en distintos niveles y en distintas instancias y con personas de distintos tipos de cultura. Esto es vital para poder encajar en una organización como la nuestra”.

ALMA revolucionó nuestra comprensión del universo desde su inauguración en 2013, y su futuro es aún más prometedor. Con nuevas actualizaciones tecnológicas y la colaboración con otros observatorios, el telescopio del Desierto de Atacama continua la exploración de los misterios del cosmos y mo deja de revelar secretos que antes eran inimaginables.

Algunos datos y números sobre ALMA, el radiotelescopio más grande del mundo

• 21 ► Países participan en el proyecto, provenientes de Europa, América del Norte y Asia del Este, además de Chile.
• 1400 ► Millones de dólares fue el costo total de su construcción.
• 250 ► Personas trabajan en ALMA en Chile y una cifra similar en el resto del mundo.
• 17 ► Nacionalidades distintas solo en el personal de ALMA en Chile.
• 16 ► Veces más detalladas son las imágenes de ALMA que las del telescopio espacial Hubble.
• 1 TB ► Datos científicos producidos diariamente.
• +1.500 ► Publicaciones científicas generadas.
• 1800 ► Propuestas de observación con ALMA se reciben como promedio cada año.
• 66 ► Antenas (54 de doce metros de diámetro y 12 de siete metros de diámetro).
• 16 ► Kilómetros de línea base (separación) máxima entre antenas.
• -269ºC ► Es la temperatura a la que deben mantenerse los receptores (solo 4ºC sobre el cero absoluto), para lograr contar con la mayor sensibilidad de todos los receptores de su tipo.
• 100 ► Toneladas pesa cada antena y 135 toneladas los transportadores que pueden moverlas.
• 10 ► Millones de dólares fue el costo promedio de producción de cada antena.
• 5000 ► Metros sobre el nivel del mar es la altitud del llano de Chajnantor —’lugar de despegue’ en el idioma atacameño Ckunza—, donde se ubican las antenas de ALMA. El sitio astronómico más elevado para un proyecto de esta envergadura y uno de los más secos del mundo.
• 40ºC ► Diferencia de temperatura máxima entre el día y la noche.