Mosaic, un instrumento para analizar cómo era el universo hace 12.000 millones de años

Mosaic es un aparato metálico del tamaño de dos pisos, cargado con tecnología óptica, mecánica y electrónica de última generación. Su función, cuando esté instalado en el futuro Telescopio Extremadamente Grande (ELT), será estudiar la materia más lejana –y, por tanto, más joven– del universo, ayudando a los astrónomos a descubrir cómo se formaron las primeras galaxias.

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Científicos del proyecto Mosaic, que reúne a 11 países, acaban de presentar el instrumento en Madrid. Se trata de un espectrógrafo: dispersa la luz captada por el telescopio en sus diferentes colores para analizar parámetros relacionados con la naturaleza de la materia. Los espectros de luz albergan una cantidad sorprendente de información sobre los objetos que la emiten, como su temperatura, densidad, composición química, o su estado físico. Mosaic se diferencia de otros instrumentos astronómicos por su capacidad para observar cientos de objetos celestes a la vez en una región muy amplia del cielo, aprovechando al máximo el tiempo de operación del telescopio.

“La combinación del instrumento Mosaic con el telescopio ELT es única”, asegura Jesús Gallego, astrofísico de la Universidad Complutense de Madrid y el representante en España del proyecto Mosaic. El Observatorio Europeo Austral (ESO) está construyendo el telescopio ELT en lo alto del Cerro Armazones, Chile. Cuando se complete la construcción en 2024, será el telescopio óptico más grande del mundo, con una superficie colectora de 39 metros de diámetro formada por 800 espejos hexagonales. Esto, según Gallego, significa que “no habrá ninguna otra combinación de telescopio e instrumento capaz de llevar a cabo estudios tan detallados a un rango de tiempo tan grande en el universo”.

Una de las principales incógnitas para los cosmólogos es la distribución de la materia en las galaxias más distantes. El proyecto Mosaic, que costará unos 60 millones de euros, tiene como objetivo analizar con detalle la materia de hace 12.000 millones de años, que se encuentra en los “confines del universo” y hasta ahora ha permanecido inescrutable, explica el investigador principal de Mosaic, François Hammer. La comunidad científica estima la edad del universo en los 13.800 millones de años, por lo que esta materia será la más primitiva que habremos observado.

“Además de enfocar muchos objetos celestes simultáneamente, Mosaic será capaz de enfocarlos con nitidez”, explica Hammer a Materia. Esto se debe a la avanzada tecnología de óptica adaptativa que integra el espectrógrafo, cuya función es corregir las distorsiones lumínicas propias de cualquier observación terrestre, causadas por la turbulencia del aire atmosférico. “Esta corrección es esencial, porque los cuerpos más embrionarios del universo, además de estar muy distantes, son de por sí muy pequeños”, señala.

Los astrónomos utilizarán el espectrógrafo Mosaic para estudiar la distribución de materia oscura en el universo

Mosaic permitirá analizar la formación de las primeras galaxias y de las primeras poblaciones de estrellas, pero además presenta una oportunidad única para estudiar la evolución de la materia oscura que los cosmólogos creen que existe en el universo: Las galaxias rotan sobre sus ejes, a una velocidad proporcional a su masa. Como la rotación observada es más rápida de lo que cabría esperar, dada la materia visible, los científicos proponen la existencia de una sustancia invisible –la materia oscura– que se concentra en la periferia de las galaxias, contribuyendo a su masa y a su velocidad de rotación.

“La naturaleza es como es, no podemos sugerir un esquema más simple, y tenemos que recurrir a entidades misteriosas como la materia oscura para explicarla”, dice Vicent J. Martínez, coordinador de la Red de Infraestructuras de Astronomía de España (RIA). Martínez considera que Mosaic y el ELT desempeñarán un papel fundamental en los futuros descubrimientos sobre materia oscura, y añade: “Será, seguramente, la próxima generación de astrónomos la que descubra estos misterios que ahora tenemos sobre la mesa”.

Bruno Martín forma parte del proyecto europeo Elusives, que aborda el estudio de neutrinos, materia oscura y física más allá del modelo estándar (H2020-MSCA-ITN-2015//674896-Elusives).