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El nacimiento de las estrellas y los sistemas exoplanetarios

El autor analiza las posibilidades de investigación que ofrece el nuevo telescopio de Canarias

Larga ha sido la espera. Pero, finalmente, el telescopio español de 10 metros de diámetro Gran Telescopio Canarias (GTC) está aquí, funcionando, haciendo aquello para los que fue concebido: ciencia de gran calidad, extendiendo los horizontes del conocimiento científico, en particular en los campos de la formación estelar y el estudio de los sistemas exoplanetarios.

El GTC, localizado a unos 2.400 metros de altura en la isla de La Palma, es el último de los telescopios de clase 8-10 metros. Ya existen un buen número de ellos funcionando en diferentes observatorios astronómicos, entre los que se pueden destacar los Very Large Telescopes en Chile, los Gemini (uno en Chile y otro en Hawai), el telescopio nacional japonés Subaru y los Keck (estos tres últimos también en Hawai). Y, aunque GTC llega el último a esta emocionante carrera científica, precisamente por ello presenta una serie de ventajas de las que muchos de sus competidores carecen: desde la automatización de varios de sus sistemas de control como la instrumentación que ya tiene y la que podremos disfrutar en un futuro próximo.

Para estudiar el arco iris

Durante sus primeros años de operaciones científicas, GTC dispondrá de dos instrumentos cuyas características los hacen unas herramientas extraordinarias, únicas. El primero, OSIRIS, trabaja en el rango óptico (es decir, la luz que podemos ver) y por su versatilidad permite cubrir una extensa cantidad de problemas científicos. Entre sus características específicas destacan la capacidad de tomar imágenes y espectros (el arco iris es un ejemplo cotidiano) con una alta cadencia, con el objetivo de poder estudiar fenómenos que varíen muy rápidamente, así como la capacidad de usar filtros sintonizables: la selección de rangos espectrales muy específicos según las necesidades del observador. Estas propiedades hacen que sea un instrumento muy adecuado para el estudio de diferentes procesos de formación estelar, tales como la expulsión de flujos de materia, que puede acontecer durante los primeros estadios de la formación de una estrella, o como de los discos protoplanetarios. Además, es incluso posible que GTC pueda obtener, mediante la combinación de sofisticadas técnicas, un espectro de transmisión de algún exoplaneta. Esto es, la impronta que la atmósfera del mismo deja sobre la luz que nos llega desde la estrella central cuando áquel cruza su disco. Esta es una complicada técnica que solo se ha conseguido realizar con éxito usando telescopios en órbita, que son mucho más estables debido a la ausencia de la variabilidad introducida por la atmósfera terrestre, o recientemente en el rango infrarrojo, donde el contraste entre la emisión de la estrella y el planeta es menor, y por lo tanto el estudio moderadamente más simple.

Enanas marrones

El segundo instrumento de primera generación es CanariCam, un sencillo, en apariencia, hexágono metálico de reducido tamaño y gran potencial. CanariCam trabaja en el rango del infrarrojo térmico, en donde el ojo es ciego, pero en el cual numerosos fenómenos astrofísicos son observables. En particular, todos aquéllos que están relacionados con la emisión de energía por materia que está a una temperatura baja (una estrella, con una temperatura superficial de miles de grados, emite radiación primordialmente el rango visible, en tanto que el polvo que la puede rodear, con una temperatura mucho más baja, lo hace en el infrarrojo o en ondas de radio submilimétricas). Por tanto, CanariCam será capaz de estudiar fenómenos relacionados con la formación estelar, entre otros, y los procesos iniciales que dan lugar a la generación de los sistemas planetarios. CanariCam es el instrumento más sensible desarrollado y construido hasta la fecha, y nos permitirá traspasar la "neblina" causada por la condensación de polvo y gas presente alrededor de estas nuevas generaciones de estrellas y planetas. Por tanto, seremos capaces de ver en directo cómo se ensamblan e interactúan dinámicamente los sistemas múltiples de estrellas, incluyendo aquéllos que contienen enanas marrones, que son objetos de apariencia estelar, pero que por su reducida masa no son capaces de iniciar las reacciones termonucleares que proporcionan energía a sus hermanas mayores. Además, las enanas marrones, por la similitud de sus propiedades con las de los planetas gigantes del Sistema Solar y aquéllos que orbitan alrededor de otras estrellas, nos permiten hacer estudios detallados sobre las características comunes que de otra manera serían impensables debido a los desafíos tecnológicos y al brillo intrínsecamente bajo de un exoplaneta, y al contraste paupérrimo entre la luz del mismo y de su estrella central. Como analogía, sería como observar la luz de una vela en la distancia: fácil en mitad de una habitación oscura, imposible a plena luz del día, o cuando está situada junto a una fuente brillante de luz.

Además, CanariCam tiene un modo de operación verdaderamente único: un coronógrafo. Éste es un pequeño dispositivo que bloquea la luz de la estrella central y por tanto facilita enormemente el estudio de compañeras cercanas, más débiles, sean éstas estrellas de muy baja masa, enanas marrones, exoplanetas o discos circunestelares, que dan lugar a la formación de aquéllos. Por tanto, su uso combinado con la observación en el rango del infrarrojo térmico o medio nos permitirá, por primera vez, disponer de una ventana a los procesos que ocurren en las proximidades de las estrellas muy jóvenes y a los primeros momentos de la creación de sistema planetarios, cruciales para la evolución ulterior de los mismos.

Sin lugar a dudas, GTC, una de las joyas tecnológicas españolas (en colaboración con México y la Universidad de Florida), será crucial y provocará, en combinación con otras herramientas científicas, una verdadera revolución en estos campos.

David Barrado y Navascués es miembro del Laboratorio de Astrofísica Estelar y Exoplanetas del Centro de Astrobiología (INTA-CSIC) y de la Sociedad Española de Astronomía.