Conferència de l'Astronòmica de Sabadell. Ana Guijarro, 12 de març de 2025
Sóc Ana Guijarro Román, doctora en astrofísica i astrònoma de suport a l'Observatori de Calar Alto. Estic molt contenta d'aquesta invitació a l'Agrupació Astronòmica de Sabadell. Per a mi és un honor perquè sou de les associacions més potents que tenim aquí a Espanya. Teniu una gran col·laboració pro-am, teniu diferents grups de treball i per a mi és un honor que m'hagueu convidat a fer una conferència. Heu fet la convenció d'astronomia, com a mostra de les més antigues i de les més famoses d'Espanya, amb ponents molt, molt potents. Per a mi, com us dic, és un honor estar amb vosaltres. Seguiu així, que teniu un observatori súper bonic i seguiu treballant, perquè la veritat és que, tot i que costa feina, mereix molt la pena.
Què fem a l'observatori de Calar Alto? Què fem en un observatori? Doncs observar el cel. Per exemple, trobo aquesta imatge súper bonica de la Nebulosa de la Trompa d'Elefant, de César Blanco González, on podem veure aquests colors tan bonics, blaus, fins i tot una mica verdosos, celestes, blancs, taronges, ... (figura 1). En un observatori fem això. Però a més tenim la responsabilitat de buscar, d'investigar. Hi ha planetes al voltant d'aquestes estrelles que veiem? Hi ha forats negres? De què està compost? És clar que aquests colors ens marquen que hi ha sulfurs, oxigen, hidrogen. Com sabem de què està composta la matèria si realment no hi podem anar, agafar una part i després portar-lo un microscopi i saber realment de quin element està composta, quines molècules té? Com arribem a saber aquesta composició? A quina velocitat s'allunyen, s'acosten, giren aquests cossos celestes? A quina distància estan també? Doncs totes aquestes coses és el que intentem resoldre des dels observatoris astronòmics.
Figura 1. Fotografia de la Nebulosa de la Trompa d'Elefant, per César Blanco González.
Per ara, l'únic que tenim d'aquests objectes que volem investigar és la seva llum. Dic que ara mateix, perquè des de fa molt poc tenim un camp nou d'investigació apassionant que és el de les ones gravitatòries o gravitacionals, que ens està traient una informació diferent a la de la llum. Aquestes ones gravitacionals són provocades per grans moviments de grans masses, com per exemple la fusió de forats negres, també fusió d'estrelles de neutrons, supernoves, ... són objectes i successos molt energètics que fan que el camp gravitatori variï. I som capaços de detectar-la amb detectors especials, com per exemple els detectors de LIGO, i és amb aquests detectors que estem obtenint un altre tipus d'informació molt interessant que no som capaços de detectar amb els telescopis normals. De tot això no en parlaré perquè és un camp molt nou que està just començant. De fet, LIGO ja ha detectat uns 60 esdeveniments.
Només parlaré del que és la radiació electromagnètica, de la llum. Només tenim la llum i amb això hem d'intentar esbrinar, investigar, intentar treure-li tota la informació. Llavors, què és el que fem? Doncs construïm telescopis que són uns vasos especials per recollir aquests fotons i després poder analitzar-los. Aquesta recol·lecció de llum és molt interessant perquè ja no només fem astronomia sinó astrofísica, perquè amb ella podem fer teories físiques que expliquin el que estem observant. És a dir, fem observacions, recollim dades, calculem velocitats, composicions, etc. I tot això ha d'estar explicat per les lleis de la física. Llavors, aquesta és la interacció tan xula que tenim per saber les coses: la teoria física i l'observació. L'experimental i la teoria estan totalment relacionats. L'observacional explica el teòric, i el teòric ha de complir l'observat. El que necessitem són uns ulls enormes, per així dir-ho, i aquests ulls enormes són els telescopis.
Tenim telescopis en el rang de l'òptic, i telescopis en el rang de les ones de ràdio. La resta hem d’enviar-ho a l'espai. Per què? Perquè ens agrada gastar diners i ser així com molt fashion? No. Resulta que tenim una atmosfera que envolta el nostre planeta Terra, que fa possible la vida, afortunadament, perquè ens evita moltíssimes radiacions, moltíssimes partícules que són perjudicials per a la vida. Però per a nosaltres, els astrofísics, l'atmosfera ens malmet les observacions perquè de tots els llums, de tot l'espectre electromagnètic, l'únic que travessa l'atmosfera és el rang del visible i el rang del ràdio. Per això construïm telescopis en el visible i radiotelescopis. Per a la resta necessitem enviar satèl·lits espacials, que tenen dins uns telescopis, per captar aquestes longituds d'ona.
Penseu que si les estrelles o si la galàxia emetessin només en el rang, per exemple, dels raigs X, nosaltres veuríem un cel totalment fosc; però afortunadament, els astres emeten en totes les longituds d'ona i nosaltres som capaços de veure'ls en el rang del visible. Aquesta radiació de la qual estic parlant, l'espectre electromagnètic, és una radiació que es propaga de manera periòdica, tant en l'espai com en el temps. Això és xulíssim perquè els físics ja podem classificar, organitzar i nomenar.
La llum és un espectre que es pot classificar per la seva longitud d'ona o per la seva freqüència. I ambdues magnituds estan relacionades per la velocitat, segons aquesta fórmula:
v= fλ
On v és la velocitat, f la freqüència -quantes vegades es repeteix- i λ és la longitud d'ona -la mida de l'ona-.
La velocitat de la llum és una constant i és la velocitat màxima que es pot assolir a l'Univers. Són 300.000 quilòmetres per segon, més o menys.
A més, la freqüència multiplicada per una constant -la constant de Planck- ens dona l'energia:
E= hf
Llavors, fixeu-vos com tenint simplement la longitud d'ona que m'arriba d'aquesta llum, puc treure la seva freqüència (la velocitat la coneixem) i també la seva energia. La longitud d'ona menys energètica són les ones de ràdio, després tindrem les microones, l'infraroig, el visible -que és el que capten els nostres ulls-, l'ultraviolat, els raigs X i els raigs gamma. Aquestes són totes les longituds, tota la llum que jo puc recollir dels meus astres per tenir tota la informació.
Us posaré un exemple amb les meves mans. Si observo les meves mans amb llum visible puc veure la seva estructura: estan formades per cinc dits, ungles, etc. Si en comptes de veure-les en el visible, les veig amb raigs X, veuré els meus ossos sense necessitat d'obrir-les. Ja tinc més informació. I si les veig amb llum infraroja estaré detectant diferents temperatures i podré veure les venes, les artèries, etc. que estan més calentes o més fredes. És a dir, fixeu-vos que, simplement observant les meves mans amb diferents longituds d'ona, tota la informació que obtinc. Doncs això és el que fem a l'espai.
Nosaltres tenim, per exemple, la galàxia M51, la Galàxia del Remolí (figura 2). Si l'observem en el rang del visible, la que més coneixem i més acostumats estem a veure, estem veient les estrelles com el Sol, les que estan a una temperatura normal, que no són ni molt velles ni molt joves. Però fixeu-vos que, si em quedo només amb aquesta imatge, hi ha zones que estan fosques per la pols i no aconsegueixo veure més enllà. Si me'n vaig a radiacions de longituds d'ones majors, ones de ràdio, que serien les menys energètiques, veig les regions més fredes, les molècules com el diòxid de carboni. Fixeu-vos que així veig millor l'estructura espiral d'aquesta galàxia. Si observo la galàxia amb llum infraroja sóc capaç de veure les estrelles més antigues i fredes. La longitud d'ona és tan gran que soc capaç de travessar la pols! Per això els vespres són vermells. I podem veure les parts que estan fosques en el visible. I si me'n vaig a les longituds d'ona més petites, més estretes, veig els objectes més energètics com les estrelles nouvingudes, les més energètiques i blaves. I si vaig a longituds d'ona encara més estretes veig les explosions de raigs gamma o explosions de supernoves. Fixeu-vos que aquesta última imatge no té res a veure amb la imatge en visible.
Figura 2. Galàxia del Remolí (M51) en diferents rangs de longitud d'ona.
Amb una sola imatge de la galàxia tinc molta informació, però si encara vull obtenir moltíssima més informació, el que he de fer és disseccionar aquesta llum. Per això el que faig és obtenir l'espectre de la llum. Es tracta de dispersar la llum per veure quanta llum tinc en cada longitud d'ona: quanta en tinc en color groc, quanta en verd, quanta en blau, etc. i amb això soc capaç fins i tot d'obtenir l'energia.
Quan la llum del Sol passa per una gota d' aigua, es descompon en tots els seus colors: violeta, blau, verd, groc, etc. Formant l’arc de Sant Martí. Si en comptes d'una gota d'aigua utilitzo un prisma o una xarxa de difracció, sóc capaç de dispersar-la més. Realment dels espectres és d'on treiem més informació dels astres. Animo a tots els amateurs a què us fiqueu en aquest món de l'espectrografia en què es pot treure moltíssima més informació dels objectes. Cal reconèixer que és més lleig perquè només surten línies, però la informació que s'obté és infinitament més gran. Anem a veure-ho.
Primerament, com sempre, anem a la física. Per exemple, hi ha la llei de desplaçament de Wien que em relaciona directament la longitud màxima a la qual està emetent un cos amb la seva temperatura. Per exemple, la longitud màxima a la qual emet el nostre Sol se situa entre el groc i el verd. Si jo mesuro aquesta longitud d'ona màxima, obtinc que la seva temperatura és d'uns 6000 K. ¡Superxulo! Per què? Perquè llavors qualsevol objecte que jo capti al cel i capti quina és la seva longitud màxima en la qual està emetent, obtindré directament la seva temperatura. Això també ens passa a nosaltres, els humans. Com que tenim una temperatura d'uns 37 graus també emetem llum, però no és llum visible sinó llum infraroja. Si ens veiéssim amb unes càmeres de visió nocturna, brillaríem.
I ara tornem realment amb el que és l'espectre. L' espectre està intrínsicament relacionat amb l'estructura de la matèria, amb l'estructura atòmica. Tots sabem que un àtom està compost per un nucli, amb protons i neutrons, i electrons al seu voltant. Els electrons no es troben en posicions aleatòries sinó en uns nivells molt específics, que estan totalment determinats. Se'ls anomena orbitals i, com us deia, estan totalment determinats, amb unes energies molt ben determinades. Els nivells més propers al nucli tenen menys energia i els més llunyans tenen més energia. Normalment els electrons estan en els nivells menys energètics, però els podem excitar i poden saltar a nivells energètics més alts. Cada salt té una energia totalment característica. Recordem que l'energia està relacionada amb la freqüència, i la freqüència amb la longitud d'ona. Llavors, si excitem un electró i va a nivells d' energia més energètics, es produeix una absorció en una línia, en una longitud d'ona molt característica, que està totalment determinades amb el tipus d’element que és.
Figura 3. Espectres d' absorció i d' emissió de l' hidrogen, heli, oxigen i silici.
Aquí tenim l'espectre de l'hidrogen (figura 3). El tenim d'absorció i d'emissió. Emissió seria quan l'electró es mou als nivells energètics inferiors, de menys energia. En passar de nivells superiors a nivells inferiors, de més energètics a menys, desprèn energia amb una longitud d'ona característica. Si és al revés, està absorbint energia, els electrons es mouen a les capes superiors. Llavors, veuríem una sèrie de línies. En el cas de l’hidrogen, per exemple, veuria una línia vermella molt característica, que és la línia H-alfa, una altra línia celeste, una de blava i una morada. Si jo veig aquest espectre, ja sigui d'absorció o d'emissió, aquí o a Mart, sé perfectament que la matèria és hidrogen. Si en canvi veig unes línies vermelloses, una groga, una verda, dues morades i una blava seria heli.
Fixeu-vos que quan estem detectant l'espectre d'un astre, és molt més lleig que una imatge, perquè l'únic que veiem són línies. I ull perquè si anem a elements més complexos que tenen més electrons, les línies comencen a ser com un codi de barres. Però és un codi de barres molt característic perquè és específic de cadascun dels elements de la taula periòdica. Llavors, de la mateixa manera que amb un codi de barres podem saber quin article és del supermercat, amb un espectre podem obtenir molta informació de l'astre que estem escanejant. De moment podem saber de quins elements químics està format.
Una gran artista catalana, Eugènia Balcells, el 2012, que va ser l'any dels elements químics, es va assabentar d'aquesta característica dels elements –que cada element té unes línies, uns colors específics i característics– i va crear una exposició en què et ficaves en una habitació que deia "l'habitació del sodi" i travessaves realment aquestes línies. La veritat és que va ser una exposició xulíssima i va ser també molt didàctica i divulgativa, i de fet va crear una taula periòdica enorme amb totes les línies.
Després hi ha el famós efecte i que tant coneixem, sobretot amb el so. Jo escolto una ambulància, i quan s'acosta noto que les ones es van aguditzant, perquè realment les ones de so es van aixafant, es van fent cada vegada més agudes, i quan s'allunya es tornen més greus. Bé, doncs amb les ones de la llum, amb les ones de l'espectre electromagnètic, passa exactament igual. Les longituds d'ona de la llum, quan s'estan acostant, es tornen més estretes, més blaves; i quan s'estan allunyant, es tornen més amplades, més vermelles. Per tant, si observo unes línies desplaçades cap al color vermell seré capaç de calcular la velocitat a la qual s'allunya aquest astre de nosaltres, i viceversa, si observo línies desplaçades cap al blau, seré capaç de calcular la velocitat a la qual s'acosta l'astre.
Fixeu-vos quina cosa tan xula! Amb els espectres estem obtenint la temperatura, que està relacionada amb la longitud màxima d'emissió, estem obtenint la composició química, que són les línies que surten, i a més obtenim la velocitat a la qual s'està allunyant o acostant un astre. Fins i tot, si tinc un objecte que d'una banda s'està acostant perquè la longitud d'ona es torna blava i de l’altra banda s’està allunyant perquè la longitud d’ona es torna blava, significa que està rotant. Llavors també soc capaç d’obtenir la velocitat de rotació. Fixeu-vos tota la informació que tenim amb els espectres!
Bé, ja està clar que hem de recollir tota la llum que puguem. Amb què ho recollim? Doncs amb telescopis que tenim en observatoris com, per exemple, en el que treballo jo: l'Observatori de Calar Alto. És a Almeria, al sud de la Península Ibèrica, on tenim uns cels que són transparents i nets, i que continuen sent foscos. Treballem tots els dies de l'any amb un 70% de nits útils. Això és la mínima característica que ha de tenir un observatori. Vosaltres sabeu que, per molts diners que tinguin algunes persones o alguns països, no poden col·locar a la seva terra, al seu país, un observatori. Els observatoris cal col·locar-los a prop dels deserts, on tenim els grans cinturons d'altes pressions. On hi ha un desert significa que no hi ha núvols, no plou i a això nosaltres, els astrofísics, és el que ens interessa.
On són els grans observatoris? Els tenim a Xile, a Hawái i a Canàries. I aquí a Almeria, al sud de la Península Ibèrica, on tenim el desert de Tavernes, que demostra que és una zona que té els cels sense núvols. També és important col·locar aquests telescopis a altituds majors de 2.000 metres. Nosaltres a l'Observatori de Calar Alto estem a 2.168 metres, just al límit on podem col·locar un observatori, però aquí estem.
He comentat que tenim els cels foscos, però tenim un gran perill ! Us mostro un mapa de 2014, i fixeu-vos en tots aquests punts lluminosos que tenim a la nit. És increïble. Estem fent de dia la nit. És increïble com estem contaminant el cel. Aquí al sud, una zona que veieu més cap a la dreta, més fosca, aquí és on està la Serra dels Filabres, amb l'Observatori de Calar Alto. Fixeu-vos que no som tan conscients d'aquesta contaminació lumínica que no només ens afecta al cel, a les observacions astronòmiques, sinó que també afecta el nostre biorrítme humà, l'ecologia, els ecosistemes que tenim al voltant. Estem matant ja espècies d'ocells que nien en arbres on ens hem inflat a posar bombetes, i els ocells ja no saben si és de dia o de nit, se'ls oblida alimentar les cries. És a dir, és realment un desastre que estem cometent, com sempre els humans, de contaminar.
Fixeu-vos que, fins i tot, els que se suposa que som amants del cel, contaminem. Us mostreu una imatge de l'Observatori de Calar Alto -al fons es veu el telescopi de 3,5 metres- en una nit de les Perseides (figura 4), una nit de principis d'agost, on els amants dels astres pugen a veure l'Observatori de Calar Alto, com es pot anar a qualsevol altre lloc que sigui fosc per veure aquesta maravella de pluja d'estrelles. Doncs fixeu-vos com fins i tot els amants d’aquesta meravella envaeixen la carretera amb tots els fars encesos, amb llanternes, una llum increïble de LEDs. És increïble que ni tan sols els aficionats som conscients del que estem contaminant, és una vergonya.
Figura 4. Cúpula del telescopi de 3.5m de Calar Alto i voltants envaïts de gent observant les Perseides amb fars i llanternes enceses.
Nosaltres a l'Observatori de Calar Alto, des del 2007, David Galadí va començar una lluita contra la contaminació lumínica per demostrar l'important que és aquest recurs natural, i vam aconseguir que el 2010 s'aprovés una llei de protecció del cel. Els canaris ja la tenen, ens porten molt avantatge, i nosaltres a Andalusia vam aconseguir aquesta llei, però certs empresaris i alcaldes van aconseguir derogar-la el 2016. Però estem molt contents a Andalusia perquè fa molt poquet, l'11 de febrer de 2025, que hem aconseguit que aquesta llei tornés amb força, i ja tenim zones protegides al cel d'Andalusia, sobretot dues zones d'interès, que són les que envolten l'Observatori de Calar Alto i l'Observatori de Sierra Nevada, que pertany a l'Institut d'Astrofísica d'Andalusia. Estem molt contents amb aquesta llei que ha de fer que uns 80 municipis al voltant d'aquestes zones hagin de canviar la seva lluminària. Cal il·luminar, però amb seny, que fins i tot és energèticament més sostenible.
L'Observatori de Calar Alto el 2023 va complir 50 anys, i voldria fer-vos un apunt històric ràpid. Va començar l'any 1973 amb un acord alemany-espanyol. Llavors era un 90% alemany i un 10% espanyol. La primera llum del telescopi més petit -1,23 metres- va ser el 1975, del telescopi de 2,2 m va ser el 1979, i del telescopi de 3,5 m va ser el 1984. A partir del 2004-2005, els alemanys van cedir i la participació va ser del 50% per a cada país. I a partir del 2019 els alemanys van deixar de ser propietaris de l'observatori i van cedir la seva part a la Junta d'Andalusia.
Aquí teniu una imatge satèl·lit del nostre observatori (figura 5), amb els noms dels telescopis. Com jo sempre explico, és un observatori alemany, i els alemanys no són gaire creatius a l'hora de posar els noms. Així que els telescopis es denominen segons el seu diàmetre.
Figura 5. Fotografia aèria de l'Observatori de Calar Alto amb etiquetes identificatives dels diferents telescopis i instal·lacions.
Com us dic, a l'observatori tenim una qualitat de cel excepcional, encara, i amb aquesta nova llei de protecció, tindrem observatori de Calar Alto i cels bons per a estona! Tenim un seeing per sota de la mitjana, per sota d'un segon d'arc, cosa que demostra que són uns cels molt estables. I tenim una extinció per sota de les 0,16 magnituds per massa d'aire. És a dir, que són uns cels nets i transparents. Durant aquests 50 anys hem portat una estadística en què de les 365 nits que té l'any, 230 són nits completament útils. Som un equip ja molt experimentat i aconseguim que fins i tot el temps perdut per problemes tècnics al nostre observatori estigui per sota del 2,7% a l'any. Són uns bons resultats, i això ens porta al fet que cada vegada tinguem més publicacions científiques basades en observacions fetes en el nostre observatori, de les quals estem molt orgullosos i molt contents.
Tenim una plantilla d'unes 40 persones, no només d’astrònoms, sinó amb tècnics en mecànica, en manteniment, en informàtica, en electrònica, gent d'administració i de serveis. D'astrònoms, alguns treballem de dia per preparar les observacions, i d'altres treballen de nit.
Els nostres telescopis tenen unes muntures equatorials que fan que el seguiment sigui dels més precisos, des dels telescopis més petits de 50 centímetres, fins al nostre gran telescopi de 3,5 m. Els telescopis són de tipus Cassegrain, que coneixeu tots perfectament. La llum arriba a un mirall primari, és reflectida a un mirall secundari, que al seu torn la reflecteix a un instrument per obtenir tota la informació. Els nostres miralls tenen un forat al centre, perquè la llum vagi a l'instrument.
Parlaré una mica dels miralls perquè són les parts més importants d'un telescopi, la part més cara i la més pesada. Els nostres telescopis tenen uns miralls de vitroceràmica. Fixeu-vos l'amplada o gruix que tenen, pesen de l'ordre de 10-12 tones. Heu de pensar que hi ha hagut un desenvolupament bestial buscant el millor material per a la construcció d'aquests miralls. Volem miralls que siguin pràcticament perfectes, que siguin obres mestres. Llavors, van començar amb vidre, després van ser de cristall, que són més resistents, després materials ceràmics i ara tenim materials vitroceràmics, que tenen uns nivells de deformació, ja sigui per temperatura o per tensions, totalment nuls. Són molt estables i, com us dic, pràcticament perfectes. Tenim dues càmeres d'aluminitzat i nosaltres mateixos aluminitzem els miralls. El gruix d'alumini que arribem a posar als miralls és de tan sols 0,0001 mil·límetre. Amb 10 grams d'alumini pur, aluminitzem un mirall de 8 metres de diàmetre. A les càmeres d'aluminització aconseguim un buit gairebé perfecte, amb una pressió d'una mil·lionèsima part de la pressió normal. S'aplica l'alumini a un corrent elèctric d' uns 4.000 amperis, i en tan sols 80 segons, l'alumini s'evapora i s'adhereix de manera totalment uniforme i homogènia en totes les direccions de l' espai. I això fa que fins i tot s'arribi a enganxar-se al mirall.
Quan em pregunten per a què serveix un telescopi, m’encanta respondre que és per fregir un ou fregit, perquè el material vitroceràmic del qual estan fets alguns telescopis és, precisament, el mateix que tenim a les nostres cuines. Ara bé, la funció real dels telescopis és recollir la llum. I què en fem, d’aquesta llum?
Doncs, si fóssim a l’època del 1600 o del 1700, com Galileu Galilei o Carolina Herschel, els astrofísics hauríem de mirar amb els nostres ulls i fer dibuixos del que veiéssim. I, per cert, aquella gent ho feia de meravella. Galileu va dibuixar les llunes de Júpiter, els cràters de la Lluna... I Carolina Herschel va fer els primers dibuixos de les estrelles de la nostra Via Làctia. De fet, va ser la primera representació que tenim de la galàxia, feta amb molta precisió, marcant fins i tot la banda de pols i la posició del nostre Sol dins la Via Làctia.
Afortunadament, més endavant van aparèixer les plaques fotogràfiques. Des de la invenció de la fotografia fins a la seva aplicació a l’astronomia només van passar 20 anys. L’any 1840, John William Draper ja va fer la primera imatge de la Lluna. Em sembla al·lucinant com una nova tecnologia pot ser aprofitada immediatament per a l’astronomia. I no només aprofitada, sinó desenvolupada! Perquè el fill de John William Draper, Henry, i la seva nora, Mary Anna Draper, van ser veritables pioners. L’any 1872 ja van ser capaços d’obtenir l’espectre d’una estrella i identificar cinc línies d’absorció. Al·lucinant!
Fins i tot van ser capaços de capturar una fotografia —la primera!— de la nebulosa d’Orió. M’encanta mostrar-la i comparar-la amb la del Hubble. Han passat més de cent anys entre una imatge i l’altra (figura 6). És clar, la del Hubble és espectacular, però fixeu-vos en el nivell de precisió que ja tenia la fotografia dels Draper.
Amb la fotografia, l’astronomia va fer un gran pas endavant, perquè finalment teníem alguna cosa que podíem conservar, enregistrar, examinar... Però les plaques fotogràfiques no tenen una resposta lineal, i això fa molt difícil fer ciència amb elles.
Per sort, fa relativament poc van aparèixer les càmeres CCD.
Figura 6. Primera fotografia de la nebulosa d'Orió (esquerra) i fotografia actual de la nebulosa presa pel Telescopi Espacial Hubble (dreta).
A mi m’encanta mostrar la càmera CCD que tenim dins de tots els mòbils. Aquest petit component, de només 2 megapíxels i que costa 8 euros, és una meravella. Les càmeres CCD han suposat un gran avenç: tenen una eficiència molt alta, una resposta lineal, i fan molt més senzilles tant l’adquisició com el processament de dades. I amb això, ja podem fer ciència.
Una ciència que, fins i tot, podem estendre a longituds d’ona de l’infraroig, on la temperatura —com ja hem comentat— és un factor clau. Som capaços de refredar aquestes CCD fins als -190 graus!
Així doncs, ja tenim els nostres telescopis, les nostres càmeres, les nostres CCD... I ara posem a treballar els enginyers, els òptics i els electrònics als laboratoris perquè ens construeixin instruments capaços de fer la dispersió —o dissecció— de la llum de la manera més precisa i amb la màxima resolució possible.
Figura 7. Telescopi 3.5m de l'Observatori de Calar Alto, el telescopi més gran de l'Europa continental.
Per exemple, al nostre telescopi més gran (figura 7) tenim un instrument anomenat CARMENES, que ofereix una resolució espectacular. És capaç de detectar variacions en la longitud d’ona de només 0,0001 nanòmetres. Això li permet detectar canvis en la velocitat radial d’un objecte que es mou a tan sols un metre per segon —que és, per entendre’ns, la velocitat d’una persona caminant per l’andana d’una estació.
Fixeu-vos: al nostre Sistema Solar, la Terra gira al voltant del Sol, però no ho fa exactament al voltant del Sol, sinó al voltant del centre de masses comú entre tots dos. El Sol influeix en la Terra, però la Terra també exerceix una petita influència sobre el Sol. És cert que és molt menor, a causa de la diferència de masses, però existeix. El Sol també es mou al voltant d’aquest centre de masses. Per exemple, la Terra li provoca un moviment de 9 cm/s, mentre que Júpiter, en ser molt més massiu, li provoca un moviment de 10 m/s.
Amb CARMENES, som capaços de detectar aquest moviment del Sol provocat per Júpiter com si l’observéssim des de molt lluny. Això vol dir que podem detectar exoplanetes tipus Júpiter, però encara no exoplanetes tipus Terra al voltant d’estrelles com el Sol. Ara bé, si l’estrella és més petita i menys massiva, el vaivé produït per un planeta de tipus terrestre sí que és detectable. I els estem detectant!
Amb aquest instrument, ja hem descobert 65 exoplanetes, dels quals 15 són semblants a la Terra. I no només els detectem, sinó que podem analitzar si tenen atmosfera i de què està composta.
Per exemple, a l’estrella GJ 3512 vam detectar un planeta que es va formar per la fragmentació d’un disc al voltant de l’estrella, i no pel procés més habitual d’acumulació gradual de material als discos protoplanetaris. Això ens obliga a replantejar els models clàssics de formació planetària.
També estem descobrint planetes a temperatures de fins a 4.000 graus, tan altes que s’estan evaporant literalment.
Quedeu-vos amb una idea: totes les estrelles que veiem al cel tenen planetes al seu voltant. Cada vegada que mireu el firmament, penseu que sempre hi ha planetes. Aquest descobriment és molt recent, i em fa pensar que fa només uns segles, hi va haver persones que van ser cremades per afirmar això, com Giordano Bruno. Fixeu-vos com hem avançat!
També és fascinant una altra línia de recerca que desenvolupem a l’Observatori de Calar Alto. Al nostre telescopi més gran, de 3,5 metres, a més del CARMENES, hi tenim un altre instrument molt interessant: un espectrògraf de dues dimensions, de camp integral. És genial perquè, en lloc de capturar un únic espectre, utilitzem fibres òptiques i en traiem molts espectres simultàniament.
Amb aquest espectrògraf participem en un projecte molt interessant anomenat CAVITY, que es desenvolupa des de la Universitat de Granada. Com sabeu, les grans estructures de l’univers estan formades per filaments on es concentren la majoria de galàxies. Però aquest grup, utilitzant l’espectrògraf PIMAS (instal·lat també al telescopi de 3,5 m), ha trobat galàxies en els grans buits d’aquestes estructures, on, en teoria, no n’hauria d’haver cap. Ara estan estudiant com són, com evolucionen, de què estan formades i si s’assemblen o no a les galàxies situades dins els filaments principals.
I això no és tot. Tenim molts més projectes que fan ús de diversos instruments. Per exemple, al telescopi de 3,5 metres també tenim Omega2000, una càmera de gran camp per a observacions en l’infraroig; o LAICA, una càmera d’imatge en llum visible. I al telescopi de 2,2 metres (figura 8), hi tenim instruments com CAFOS, un instrument molt versàtil que ens permet extreure espectres i mesurar la polarització de la llum. Amb ell, per exemple, estem fent un estudi fascinant sobre forats negres, observant com aquests monstres de l’univers s’alimenten: com acreten la matèria del disc que els envolta, amb quina freqüència ho fan i com creixen al llarg del temps.
Figura 8. Telescopi 2.2m de l' Observatori de Calar Alto, el segon més gran de l' observatori.
Tenim un altre instrument que es diu AstraLux, que també és molt interessant. Com sabeu, l’atmosfera terrestre presenta turbulències que impedeixen que la llum dels astres es concentri en un sol punt. Aquesta distorsió s’anomena seeing i fa que, en lloc de punts nítids, veiem taques difuses.
Doncs bé, AstraLux és capaç de capturar unes 5.000 imatges per segon, i després seleccionem les millors, les sumem, i així obtenim una imatge final amb molta més resolució. El resultat són imatges comparables a les del Telescopi Espacial Hubble. Impressionant, oi?
Un altre instrument que col·loquem al telescopi de 2,2 metres és el PlanetCam, desenvolupat per la Universitat del País Basc. Aquest instrument no obté només una imatge, sinó dues simultàniament: una en l’infraroig i una altra en el visible. Com funciona? La llum entra a l’instrument, un dicroic la separa en dues: la part infraroja d’una banda i la visible per l’altra. Després, utilitzem dues càmeres tipus AstraLux per capturar ambdós canals amb una resolució altíssima.
Amb el PlanetCam es duen a terme estudis planetaris que ens permeten obtenir informació fascinant sobre les atmosferes dels planetes del Sistema Solar (figura 9).
Figura 9. Observacions amb l' instrument PlanetCam del telescopi 2.2m de l' Observatori de Calar Alto.
Amb els telescopis més petits també estem fent molta recerca, i molt interessant. Per exemple, amb la càmera Smith tenim un acord amb l’Agència Espacial Europea (ESA) per fer una campanya de detecció d’objectes propers a la Terra. Col·laborem amb ells en defensa planetària —que sona molt bé— per detectar possibles objectes que puguin estar a prop del nostre planeta i que podrien col·lidir amb la Terra.
Des de Calar Alto ja hem descobert uns 2.000 objectes propers a la Terra. Ara, atenció: que diguem "propers" no vol dir que estiguin a tocar. De fet, poden estar molt més lluny que la distància entre la Terra i la Lluna! Que jo sàpiga, ja es coneixen uns 30.000 meteorits que han arribat a la superfície terrestre. Així que sí, alguns acaben col·lisionant amb la Terra. I només cal mirar la Lluna, plena de cràters, per saber que això ja ha passat, passa i tornarà a passar.
El més curiós és que, gràcies a aquest estudi amb l’ESA, també estem detectant molta brossa espacial. Els humans som especialistes a contaminar: ho fem amb llum artificial (la contaminació lumínica) i també amb escombraries a l’espai. Fins ara, hem arribat a detectar 22.000 objectes, dels quals uns 2.000 serien potencialment problemàtics. I què dir del que s’està llançant actualment a l’espai? Com que no hi ha una legislació clara, ara mateix, qui té diners pot enviar satèl·lits. Si després no funcionen, es queden allà flotant, convertits en brossa espacial. Tenim una quantitat increïble d’escombraries a l’espai, i això ja està afectant les comunicacions.
Amb el telescopi d’1,23 metres també fem molta divulgació científica. I això no és tot: tenim molts altres projectes. Per exemple, per al 2028 tindrem quatre espectrògrafs PIMAS, amb els quals assolirem una resolució espacial molt més alta. Aquest instrument l’estem construint dins d’un consorci liderat per la Universitat Complutense de Madrid, amb la col·laboració d’altres institucions. Es dirà TARSIS.
També acabem d’estrenar una nova càmera infraroja, que ja hem comissionat i que posarem a disposició de la comunitat científica el proper semestre, a partir del juliol del 2025. Es tracta de PANIC, una càmera d’infraroig de gran camp que instal·larem al telescopi de 2,2 metres.
I tenim altres projectes realment fascinants, com ara MARCOT, que busca sumar la llum de diversos telescopis petits per aconseguir un resultat equivalent al d’un telescopi molt gran. És a dir, estem intentant construir "telescopis grans" amb pocs recursos, aprofitant el que ja tenim.