El telescopio gigante de las siete pupilas

El telescopio gigante de las siete pupilas

Así se construyen los espejos más grandes del mundo, que le darán visión al GMT.

Telescopio Gigante de Magallanes

Un técnico pone el último pedazo de vidrio en el molde del espejo 5, que después irá al horno.

Foto:

Cortesía GMTO Corporation

01 de septiembre 2018 , 11:25 p.m.

Es jueves y el estadio de fútbol de la Universidad de Arizona en Tucson está a reventar de fanáticos que apoyan a los Wildcats. Al mismo tiempo, en los sótanos del estadio, técnicos trabajan en la fabricación de los espejos más grandes del mundo para la nueva generación de telescopios ópticos. Hoy es una fecha importante porque se funde uno de los siete espejos del Telescopio Gigante de Magallanes (GMT), el próximo leviatán terrestre de la astronomía.

Aunque el proceso de fundir y pulir los colosales espejos primarios del GMT comenzó hace 13 años, la construcción de los cimientos en donde reposará la estructura del telescopio se inició apenas hace un par de semanas bajo la desecada y estable atmósfera del alto desierto chileno.

Arrogante, descomunal, ágil, magníficamente extragaláctico, el instrumento será una enorme refinería de luz que recolectará grandes cantidades de fotones con que resolver las ecuaciones de la cosmología del futuro. Su ‘primera luz’, el hermoso término usado para referirse al momento en que abra los párpados al cielo por primera vez, está programada para el 2024.

En astronomía, el tamaño sí importa: los telescopios grandes pueden detectar cuerpos celestes menos brillantes y más lejanos. Por eso, la tendencia inevitable es diseñar instrumentos cada vez más hambrientos de luz. El nuevo cíclope de Magallanes tendrá un ojo compuesto de siete pupilas, siete espejos de 8,4 metros de diámetro cada uno, dispuestos como los pétalos de una flor monstruosa. Estarán conectados a un solo nervio óptico y trabajarán en concierto para formar una superficie de 24,5 metros y recoger la luz que despiden los objetos desde el borde del universo.

Financiado por un consorcio de 11 universidades en Australia, Brasil, Corea y Estados Unidos, el GMT estará emplazado en el cerro Las Campanas, a 2.515 metros de altura, en pleno desierto de Atacama. Su estructura ocupará un edificio de 22 pisos y, aunque pesará 1.100 toneladas, se moverá sobre sus cojinetes hidrostáticos con la sutileza y la precisión del más fino reloj suizo.

La fabricación de cada espejo del GMT es una maravilla de la ciencia moderna. Y el espectáculo dentro del cavernoso Richard Caris Mirror Lab es alucinante. Lo primero que llama la atención es un enorme aro rojo colocado verticalmente, como un gigantesco gong chino, que funciona como abrazadera para manipular los monolitos de vidrio cuando salen del horno. Domina todo el recinto, poniendo en perspectiva el atrevido tamaño de cada ‘pétalo’ que conformará la flor. Por todos lados hay espejos en diferentes etapas de producción. El espejo 1, ya listo, reposa en una bodega adyacente de techos altísimos, cubierto por envolturas protectoras. Cuando esté en Chile, se recubrirá con una fina capa de aluminio para darle reflectividad. Las piezas 2, 3 y 4 están en diferentes etapas del proceso de pulido, y la 5 va a ser fundida hoy. El vidrio para los espejos 6 y 7 duerme en cajas recién llegadas de una fábrica en Japón.

“Usamos vidrio borosilicatado, una mezcla de sílice extraído de la arena, óxido bórico y cal molida”, me dice Tom McMahon, director de programas del laboratorio, poniendo en mi mano un trozo de cristal de bordes irregulares y peligrosamente filudos. “Tenga cuidado –me advierte antes de continuar–. Esta mezcla es perfecta para nosotros porque no se expande ni se contrae con los cambios de temperatura y es muy resistente a los ataques de los químicos que usamos para pulir los espejos. Además es barato y se deja moldear fácilmente”.

Los especialistas examinan cada trozo de vidrio bajo una luz polarizada que hace obvias las imperfecciones, como burbujas y cualquier inclusión de material foráneo. Luego comienzan a colocarlos dentro del gran molde en el que se horneará el espejo. Como todos los instrumentos aquí, el molde y el horno fueron construidos por los mismos técnicos de este laboratorio, que hace 30 años inventó la tecnología y que desde entonces la viene perfeccionando con la guía del galardonado astrofísico Roger Angel.

Angel descubrió que hacer espejos sólidos de este tamaño es absurdo por el peso y el costo. Entonces su idea revolucionaria fue copiar la estructura de los hexágonos de una colmena de abejas: un molde que permite crear delgadas ‘costillas’ de vidrio alrededor de hexágonos vacíos. De esa forma, el espejo es más liviano y, a la vez, más resistente a la fuerza del viento sobre el telescopio.

Una vez el molde del espejo 5 queda lleno de trozos de vidrio, se cubre con lo que parece la tapa de una olla enorme, y se pone a calentar hasta los 1.165 grados centígrados. A medida que aumenta el calor, el vidrio se va derritiendo. Una cámara interior permite ver cómo los cristales adquieren primero la consistencia de la gelatina y después la de la miel, escurriendo por los espacios entre los hexágonos y acumulándose hasta formar una delgada capa lisa por encima de ellos. Eso tarda cuatro horas. Cuando el cristal se derrite totalmente comienza el proceso de enfriamiento, que dura tres meses. Durante todo ese tiempo, el horno gira lentamente para darle al vidrio su forma paraboloide (de silla de montar). “Es como si usted hiciera rotar el coñac dentro de su copa –ilustra McMahon–. Si pudiera congelar ese licor, vería que tiene esa forma”.

Una vez fuera del horno, el espejo pasa a la estación de limpieza y finalmente a la de pulido, una labor que tarda tres años. “Primero trabajamos las asperezas más obvias, con una herramienta de diamantes, quitando como medio centímetro del cristal. Luego pasamos a lijar la superficie con compuestos en polvo, comenzando por granos gruesos de 40 micrones, hasta los más finos, de 5 micrones. Es como una lija cualquiera, pero sin el papel”, anota el veterano técnico Dean Kettelsen.

Finalmente se pasa al pulido “con varias cosas, que van desde poliuretanos hasta compuestos a base de zirconio, almohadillas sintéticas rellenas de plastilina, y una resina de brea, parafina, cera de abejas y otros compuestos. Es casi la misma que usaban los antiguos egipcios. Se usa en instrumentos ópticos como este porque permite quitar imperfecciones de escala nanométrica”.

La magia negra quedó atrás

El espejo 4 está en la estación de pulido. Lo primero que viene a la cabeza es una pista de patinaje sobre hielo, pues esta enorme superficie no es transparente, como uno imaginaría, sino lechosa, brillante y húmeda por el constante rociar de una manguera. Una pulidora guiada por computador va a los lugares exactos para limar asperezas “del tamaño de una célula, removiendo del vidrio una molécula a la vez”, explica el profesor de óptica Dae Wook Kim. “Un sistema de láser y espejos suspendidos del techo rebotan su luz entre sí, haciendo un mapa de las áreas que necesitan más frote, porque recuerde que la forma final de los espejos es como la de esas papas fritas que vienen en tubos de cartón –añade riendo–. Es tan sutil que no se nota a ojo desnudo. Pero es crucial para recolectar la luz”.

Arriba en el estadio, los Wildcats anotan un tanto que los lleva a la victoria. Afortunadamente, este sótano está hecho a prueba de vibraciones. “La óptica solía ser un arte negro. El experto se metía al laboratorio y duraba décadas produciendo su alquimia, y nadie sabía cómo. La construcción del espejo del Monte Palomar tomó 20 años. Pero ahora estamos reduciendo esa magia negra a una ciencia rápida y precisa; podemos predecir cómo va a resultar, y podemos hacerla perfecta”, reflexiona Kettelsen.

Metas científicas del telescopio

Hace solo dos semanas comenzó la construcción de los cimientos del Telescopio Gigante de Magallanes en el cerro Las Campanas, de Chile, pero los proyectos científicos ya se agolpan a las puertas de la organización que lo administrará. Estas son algunas de las propuestas:

- Descubrir planetas potencialmente habitables alrededor de las estrellas más cercanas.

- Rastrear el calor infrarrojo de planetas de muy poca masa.

- Entender la verdadera naturaleza de los planetas de gas gigantes.

- Estudiar estrellas más pequeñas, que tienen más posibilidades de abrigar planetas como el nuestro.

- Obtener el espectro de estrellas gigantes, como las supernovas, para entender las ‘cavidades fosilizadas’ que dejan en el espacio cuando explotan.

- Mapear las regiones donde hay galaxias hiperactivas formando nuevas estrellas.

ÁNGELA POSADA-SWAFFORD*
Especial para EL TIEMPO
Tucson (EE. UU.)
* Corresponsal de ciencia en EE. UU.
En Twitter: @swaforini

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