El Observatorio Vera C. Rubin está ubicado en la cima del Cerro Pachón a 2600m de altitud en Chile. Disfruta en este lugar de un cielo de calidad excepcional durante todo el año.
Crédito: Hernan Stockebrand.
Este programa bautizado LSST (Legacy Survey of Space and Time) tiene como ambición producir el primer retrato animado del Universo observable, desde los objetos del sistema solar hasta las galaxias más lejanas. Además, proporcionará una cantidad totalmente inédita de datos para el estudio de la energÃa oscura, la materia oscura, los múltiples fenómenos transitorios del Universo y los innumerables objetos del sistema solar que quedan por catalogar. Panorámica de este proyecto que cuenta con una importante contribución del CNRS.
La colaboración LSST reveló el 23 de junio las primeras imágenes tomadas con su nuevo telescopio terrestre instalado en Chile en el observatorio Vera C. Rubin y cuya misión será explorar las profundidades de todo el cosmos del hemisferio sur durante 10 años.
El programa LSST tiene como objetivo explorar los misterios del Universo a todas las escalas, desde nuestro sistema solar hasta las galaxias más lejanas. Dirigido por Estados Unidos, reúne a una amplia comunidad cientÃfica internacional, en la que los cientÃficos franceses juegan un papel importante, alrededor de una infraestructura excepcional ubicada en un sitio chileno, a más de 2.600 metros de altitud, donde las noches despejadas y la pureza de la atmósfera ofrecen condiciones ideales para la observación astronómica.
Una mirada global al cielo
El programa LSST será de una sorprendente diversidad, abordando el estudio de la materia oscura, una materia abundantemente presente en el Universo, perceptible por su acción gravitacional pero invisible a nuestros instrumentos; o sobre la energÃa oscura, otro fenómeno enigmático que parece acelerar la expansión actual del Universo; o también sobre la formación de galaxias, los orÃgenes del Sistema Solar y, en general, sobre todos los fenómenos transitorios, cercanos o lejanos, en el Universo.
De hecho, el Observatorio Rubin no se limita a observar cuerpos celestes estáticos: al tomar cada 3 dÃas una imagen completa de la bóveda celeste que comparará con las anteriores, realizará una verdadera pelÃcula del Universo y revelará asà todos los movimientos de objetos del sistema solar y de nuestra galaxia, las variaciones de luminosidad de los astros, las explosiones de estrellas, etc. Cada noche, los cientÃficos esperan detectar millones de estos cambios.
La cúpula alberga un telescopio único en el mundo capaz de fotografiar enormes porciones de cielo de una sola vez en muy alta definición. Cuenta con un sistema de tres espejos para hacerlo muy compacto y extremadamente ágil, ya que puede cambiar de posición en solo 5 segundos. Para fotografiar el cielo, dispone de una cámara digital gigante.
Crédito: RubinObs/NSF/AURA/A. Alexov.
Medio Universo bajo vigilancia
En otras palabras, Rubin pone bajo vigilancia medio Universo entero y para lograrlo, los cientÃficos han diseñado un telescopio totalmente único en su género. Con un diámetro de 8,4 metros, el telescopio Simonyi fue diseñado para abarcar vastas porciones del cielo de un solo vistazo. Su campo de visión muy amplio corresponde asà a 40 lunas llenas: su óptica de tres espejos lo convierte también en un instrumento muy compacto capaz, a pesar de su masa de 55 toneladas, de posicionarse en pocos segundos con gran precisión.
En el corazón del telescopio, instalada desde marzo de 2025, la cámara LSST, verdadera proeza tecnológica, es el elemento clave del instrumento: se trata de la cámara digital más grande del mundo.
Su plano focal, compuesto por un mosaico de 189 sensores CCD, permitirá capturar en muy alta definición los resplandores más tenues del Universo. Al ritmo infernal de 800 fotografÃas por noche - cada una cubriendo un vasto campo celeste en diferentes longitudes de onda - el telescopio cubrirá la totalidad del cielo austral en tres noches. En 10 años, el número de vistas acumuladas del Universo superará el millar.
Un sistema de filtros al servicio de la precisión
Para extraer información sobre la naturaleza y la distancia a la Tierra de los cuerpos celestes, la cámara utiliza un conjunto de filtros que cubren un amplio espectro de longitudes de onda. Estos filtros se colocan alternativamente frente al objetivo de la cámara gracias a un sistema automatizado totalmente diseñado y ensamblado en Francia.
Este dispositivo es fruto de una colaboración entre varios laboratorios del CNRS: el LPNHE (CNRS - Sorbonne Université), CPPM (CNRS - AMU), LPSC (CNRS - UGA), LPCA (CNRS - UCA) e IP2I (CNRS- Université Lyon 1). Permite seleccionar, con gran rapidez y una precisión submilimétrica, el filtro más adecuado para la observación en curso. Combina un carrusel de almacenamiento que permite guardar hasta 5 filtros, un brazo automatizado que permite colocar un filtro frente al plano focal con una precisión de 0,1mm, y un módulo de carga.
Este trabajo de orfebrerÃa es el resultado de años de investigación y desarrollo, desde el diseño hasta la inauguración del prototipo en 2018 y finalmente la integración final del sistema en la cámara en Chile en 2024.
La construcción de la cámara LSST, realizada por el laboratorio SLAC en Estados Unidos, también se ha beneficiado de otras contribuciones del CNRS. Los equipos franceses participaron especialmente en la fabricación de los circuitos electrónicos dedicados a la lectura de los sensores, la implementación de los procedimientos de calibración y la definición de los filtros ópticos que permiten el análisis fino de la luz captada.
El desafÃo del procesamiento de datos
Observar el cielo con tal intensidad también implica repensar el procesamiento de datos. Cada imagen capturada por la cámara LSST deberá ser analizada, clasificada, archivada y puesta a disposición de los cientÃficos, a menudo en tiempo casi real. El volumen es vertiginoso: millones de objetos celestes identificados, alertas que detectar y redistribuir continuamente, catálogos que construir a medida de las observaciones.
En total, se producirán 500 Petabytes de datos (alrededor de 1017 bytes) durante los diez años. Pero gracias al sistema de procesamiento de datos, "solo" 15 Petabytes se almacenarán en los catálogos.