Un telescopio para observar el Sol como nunca antes

El Telescopio Solar Europeo (EST, por su nombre en inglés) será un telescopio de nueva generación y gran apertura con un diámetro de 4,2 metros diseñado para estudiar el Sol de forma inédita. EST aspira a convertirse en la mayor infraestructura de investigación en física solar y supone un reto científico y tecnológico de gran calado. Su propósito es investigar los campos magnéticos solares y cómo interactúan con el plasma solar a todas las escalas.

El pasado 3 de mayo fue presentado a las autoridades del Ministerio de Ciencia e Innovación. España lidera este ambicioso proyecto paneuropeo donde participan el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).

El telescopio se instalará en el Observatorio del Roque de los Muchachos en la isla de La Palma. Se trata de una de las mejores localizaciones a nivel mundial para la observación astronómica y desde allí se han obtenido a lo largo de las últimas décadas las mejores imágenes del Sol tomadas por telescopios terrestres.

Europa lidera la física solar mundial desde el Renacimiento, cuando a principios del siglo XVII Thomas Harriot se disputó el descubrimiento de las manchas solares con David Fabricius, Christopher Scheiner y Galileo Galilei. Siglos después Europa aún está a la vanguardia en esta disciplina. Los telescopios solares de los observatorios canarios han contribuido de forma definitiva al desarrollo de la física solar en Europa en las últimas décadas. Sin embargo, las infraestructuras disponibles quedarán obsoletas en aproximadamente una década. Por tanto, Europa necesita construir una instalación puntera como EST para no quedar por detrás de otros actores importantes en física solar como EE. UU. o Japón. EST será el buque insignia de la astronomía solar europea que nos mantendrá en vanguardia durante las próximas décadas.

El foro estratégico que aglutina a las principales infraestructuras de investigación europeas (ESFRI, European Strategy Forum on Research Infrastructures) lo incluyó en su hoja de ruta en 2016 como proyecto de referencia en física solar, pasando a formar parte de las infraestructuras consideradas estratégicas para el desarrollo científico de Europa. Otras instalaciones científicas de vanguardia como el Large Hadron Collider del CERN o SKA (Square Kilometre Array) también se encuentran en la hoja de ruta de ESFRI.

¿Por qué estudiar el Sol?

El hombre lleva observando el Sol en detalle desde hace miles de años y no es por casualidad. El Sol nos aporta luz y energía que son indispensables para la vida en la Tierra. Sin él, la vida no sería posible en nuestro planeta. Pero, además, el Sol es un excelente laboratorio de física, donde podemos observar la interacción entre el plasma y campos magnéticos en condiciones de temperatura, presión y densidad que son imposibles de reproducir en nuestro planeta.

El Sol es la estrella más próxima a la Tierra y, por tanto, la que mejor podemos estudiar dada su cercanía. Nos proporciona un modelo fundamental para entender cómo funcionan otros millones de estrellas que son del mismo tipo que el Sol, pero que se encuentran mucho más lejanas.

Finalmente, el Sol es un sistema dinámico donde ocurren enormes explosiones de gas y partículas cargadas que en ocasiones afectan a los satélites, a las redes eléctricas y a las comunicaciones en la Tierra. Cuanto mejor conozcamos los procesos físicos que tienen lugar en el Sol, mejor podremos predecir cuando ocurrirán dichos sucesos y determinar sus posibles efectos en la Tierra.

La ciencia de EST

El campo magnético es el impulsor de toda la actividad que se observa en el Sol, desde las manchas solares hasta las eyecciones de masa coronal. Es además el ingrediente que une las diferentes capas de la atmósfera del Sol. Si queremos comprender los procesos físicos que ocurren en la atmósfera de la estrella, necesitamos determinar con precisión el campo magnético en cada una de sus partes.

El principal objetivo de EST es investigar la estructura, la dinámica y la energía de la parte baja de la atmósfera solar, donde los campos magnéticos interactúan continuamente con el plasma y la energía magnética se libera ocasionalmente en forma de poderosas explosiones, así como el acoplamiento que se produce entre esas capas. Para llevar a cabo estos estudios, EST contará con instrumentos de alta sensibilidad especialmente optimizados para medir el campo magnético con la mayor precisión jamás obtenida. Esta sensibilidad y precisión en la polarimetría es uno de los pilares de EST.

Para investigar el acoplamiento entre la fotosfera y la cromosfera, varios instrumentos barrerán diferentes regiones del espectro simultáneamente mediante una técnica llamada espectropolarimetría. Las observaciones simultáneas en diferentes longitudes de onda nos permitirán obtener una visión tomográfica del campo magnético en la parte baja de la atmósfera.

Junto con la polarimetría, la otra gran baza de EST para entender cómo interacciona el campo magnético con el plasma es la resolución espacial y temporal. EST será capaz de distinguir elementos magnéticos en la superficie del Sol separados menos de 30 km tomando imágenes a una velocidad sin precedentes. Para eso hace falta un espejo de gran apertura y detectores CCD ultrarrápidos de gran formato.

EST, un reto tecnológico y un motor de desarrollo económico y social

EST no solo supone un avance espectacular en nuestro conocimiento sobre el Sol, sino que además es un reto desde el punto de vista tecnológico. Para cumplir con los objetivos científicos de EST, este telescopio requiere una tecnología que a día de hoy no existe y motiva a los grupos de investigación a colaborar con la industria europea para desarrollar soluciones innovadoras. Será el primer telescopio solar del mundo con óptica adaptativa multiconjugada y con un espejo secundario deformable, que permitirán corregir las alteraciones que la turbulencia de la atmósfera terrestre provocan en las observaciones.

Los países participantes pueden recuperar la inversión de sus gobiernos en forma de contratos y supone una oportunidad única para la industria europea de alta tecnología de innovar y darse a conocer. Mientras que la inversión inicial en I+D puede ser grande (prototipos, equipamiento), el retorno será aún mayor cuando esas empresas rentabilicen y apliquen a sus cadenas de producción los diseños innovadores desarrollados para EST.

Del mismo modo, este tipo de infraestructuras científicas generan un impacto económico muy positivo a medio y largo plazo, ya que se crean puestos de trabajo altamente cualificados en la industria, además de en la construcción y la administración. Una vez construido el telescopio se necesitará personal científico, técnico, de mantenimiento y administrativo y eso repercute de forma notable en el desarrollo de la región donde se construye, tanto de forma directa como indirecta.

Desde el punto de vista educativo se llevan a cabo tareas de divulgación a nivel europeo para dar a conocer el proyecto tanto al público en general como a la comunidad educativa. Al fin y al cabo, los estudiantes de hoy serán los físicos solares del mañana.

Una realidad en 2029

El proyecto se encuentra actualmente en la fase preparatoria financiada por la Comisión Europea dentro del programa Horizonte 2020 y terminará a finales de 2022. El objetivo principal de esta fase es preparar un plan detallado para la construcción y puesta en marcha de EST. Se espera que la construcción de EST comience en 2024 y que dure 5 años, con la primera luz prevista para 2029.

En el momento actual se está trabajando para que las agencias financiadoras de los países involucrados respalden el proyecto y comprometan la financiación necesaria para que el EST sea una realidad.

Ada Ortiz Carbonell es doctora en física, investigadora en el campo de la astrofísica solar y científica de datos en Expert Analytic AS. Forma parte del Comité Científico Asesor de EST y del Grupo de Divulgación y Comunicación del telescopio.

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