En la cima de una montaña del extenso desierto de Atacama, en Chile, un nuevo telescopio ha dirigido sus ojos mecánicos hacia el cielo para observar las estrellas con una intensidad sin precedentes. Ya ha captado sus primeras imágenes de calibración científica y, a partir de ahora, tomará cientos de fotografías cada noche durante los próximos 10 años.

Los astrónomos de todo el mundo están absolutamente entusiasmados con Rubin, que lleva el nombre de la difunta astrónoma que descubrió pruebas de la existencia de la materia oscura. Los espejos del observatorio recogerán una enorme cantidad de luz, captando el destello de objetos muy tenues y lejanos. Esa luz se enfocará en la cámara digital más grande del planeta, una cámara de 3200 megapíxeles del tamaño de un todoterreno, capaz de producir imágenes a partir de múltiples longitudes de onda de luz.

En lugar de enfocar un segmento del cielo durante horas, Rubin está diseñado para abarcar un amplio campo de visión, girando cada cinco segundos para fijarse en un nuevo punto con un mínimo de vibraciones. Una vez unidas, las observaciones producirán imágenes en time-lapse sin precedentes de todo el cielo nocturno del hemisferio sur, revelando un universo lleno de vida.

Rubin ha iniciado sus primeras observaciones en fase de prueba y se espera que el levantamiento científico comience a finales de este año. Entonces, ¿hacia dónde se apunta un telescopio de 500 millones de dólares? Los científicos predicen que el observatorio descubrirá millones de asteroides y cometas, varios millones de supernovas, 17.000 millones de estrellas en la Vía Láctea, 20.000 millones de galaxias y otros fenómenos astrofísicos que quizá nunca se hayan detectado antes. Nuestra copa cósmica rebosa. Otros observatorios, tanto terrestres como espaciales, nos han regalado innumerables maravillas cósmicas, pero ningún telescopio se ha deleitado en el cielo nocturno como este antes.

Uno podría preguntarse si 10 millones de estrellas en explosión son quizás demasiadas, y de hecho, los astrónomos con los que he hablado sobre Rubin dicen que están un poco abrumados. «Hace cien años, ibas al telescopio, tomabas tus datos, tal vez en una placa fotográfica, los llevabas a casa y los guardabas en el cajón de tu escritorio», dice Pauline Barmby, astrónoma de la Universidad Occidental de Canadá. Habrá tantos datos «que realmente tendremos que idear formas muy diferentes de analizarlos», afirma Barmby.

Los científicos ya han comenzado a examinar las observaciones, que podrían ayudar a resolver algunos de los mayores misterios de la astronomía, desde el funcionamiento de los sistemas solares hasta las fuerzas a gran escala que impulsan el futuro del universo.

Estos son los cuatro mayores misterios que investigará el observatorio panorámico.

• Encontrar el escurridizo «Planeta 9»

Durante la última década, los astrónomos han reflexionado sobre un misterio que podría reescribir por completo los libros de texto de ciencias: ¿existe realmente otro planeta en nuestro sistema solar, algo del tamaño de Neptuno, a la deriva en la oscuridad? Los científicos se refieren a este mundo hipotético como Planeta Nueve, y Rubin podría resolver la cuestión de su existencia. (Plutón, como quizá sepas, ya no ostenta el título de noveno planeta del sistema solar, tras haber sido reclasificado en 2006 como planeta enano, basándose en diversas definiciones astronómicas).

La teoría del Planeta Nueve surgió a partir de observaciones de cuerpos celestes helados que orbitan más allá de Neptuno, en una región llamada cinturón de Kuiper. Un puñado de estos objetos parecen trazar órbitas inesperadas a través del espacio; algo distinto de la gravedad del sol parece influir en sus movimientos. Una explicación es la presencia de un planeta gigante invisible que ejerce suficiente gravedad como para moldear sus trayectorias orbitales.

Hay otras explicaciones que podrían dar cuenta de las extrañas órbitas, desde las más extravagantes (quizás haya un pequeño agujero negro ahí fuera, o pruebas de una nueva teoría de la gravedad) hasta las más mundanas (quizás no haya nada extraño en las órbitas y nuestra imagen del cinturón de Kuiper sea simplemente incompleta).

Los telescopios actuales no son capaces de detectar el débil resplandor de un planeta tan lejano. Pero Rubin podría encontrar el Planeta Nueve en el primer o segundo año de operaciones, según Megan Schwamb, astrónoma de la Queen's University de Belfast, en Irlanda del Norte. Los científicos han delimitado una zona de búsqueda en el cielo nocturno. Si el planeta está ahí, «lo veremos como vemos Plutón», afirma Schwamb: un brillante punto en las sombras oscurasdel cinturón de Kuiper, reflejando la luz de su estrella.

Si no hay un gran momento en el que se marque con una X el lugar donde se encuentra el Planeta Nueve, «eso no significa que no esté ahí», afirma Samantha Lawler, astrónoma del Campion College de Canadá. «Podría estar más lejos, o ser más pequeño o menos reflectante».

Los astrónomos tendrán que seguir estudiando el comportamiento de los objetos transneptunianos, y Rubin está preparada para descubrir 37.000 objetos transneptunianos, lo que multiplicaría por diez el catálogo actual. En un mar de estos cuerpos celestes recién descubiertos, las pruebas convincentes del Planeta Nueve podrían salir a la superficie o desaparecer por completo.

Aunque Schwamb y Lawler estarían encantados de dar la bienvenida a un nuevo planeta, les emociona la posibilidad de aprender más sobre el reino más allá de Neptuno, que es intrigante por sí mismo. Los objetos congelados del cinturón de Kuiper son restos de la formación de nuestro vecindario cósmico, como virutas de goma de borrar barridas al margen de la página, y los astrónomos pueden estudiarlos para comprender mejor sus épocas pasadas. «No tengo ninguna duda de que veremos otros patrones extraños en esas órbitas que darán lugar a otras ideas interesantes sobre lo que puede haber o no en nuestro sistema solar ahora y cómo ha cambiado con el tiempo», afirma Lawler. Descubriendo más «visitantes» de otros sistemas solares

• Descubriendo más «visitantes» de otros sistemas solares

En 2017, un telescopio terrestre en Hawái captó un objeto inusual que se precipitaba a través del sistema solar, sin estar sujeto a la gravedad del sol. Oumuamua, como se bautizó posteriormente al objeto, dejó a los astrónomos con muchas preguntas sobre una población cósmica hasta entonces desconocida y algunas conjeturas descabelladas sobre orígenes alienígenas que aún hoy siguen circulando. En 2019 apareció un segundo objeto sorpresa, llamado Borisov, que profundizó aún más el misterio.

Rubin ofrecerá muchas más oportunidades para estudiar estos objetos interestelares, que pueden viajar por las zonas más remotas de la galaxia durante cientos de millones de años antes de encontrar el calor de una estrella. Estos objetos aparecen sin previo aviso y se mueven rápidamente, por lo que pueden ser difíciles de captar, a menos que se graben constantemente lapso de tiempo del cielo nocturno.

Se cree que los objetos interestelares son expulsados de sus sistemas de origen durante la formación de los planetas, un periodo notoriamente turbulento. (Es probable que fragmentos de nuestro propio sistema solar, expulsados hace varios miles de millones de años, estén flotando en algún lugar de la galaxia). Algunos investigadores estiman que Rubin, a lo largo de su década de funcionamiento, podría descubrir entre cinco y cincuenta objetos interestelares. Chris Lintott, astrofísico de Oxford, es más optimista y apuesta por cien.

Es un rango bastante amplio, lo que subraya lo nuevo y emocionante que es este campo de estudio. Cada vez que Rubin detecta un objeto interestelar, se desata una frenética persecución: telescopios de todo el mundo y del espacio siguen al objetivo hasta que se aleja fuera de su alcance, comprobando cómo se mueve, de qué está hecho y, ¿por qué no?, si presenta signos de tecnología artificial.

Cada objeto errante que Rubin encuentre en el cosmos nos dará una idea de cómo pudo haberse desarrollado la formación de los planetas en la Vía Láctea. ¿Son comunes los planetas gigantes como Júpiter, Saturno y Urano alrededor de otras estrellas? La captura interestelar del día de Rubin podría ayudar a responder a esa pregunta. O sus hallazgos podrían indicar que este tipo de planetas son más raros de lo que pensábamos. «Si encontramos muy pocos [objetos interestelares], creo que tendremos que replantearnos qué tipo de sistemas planetarios existen en la galaxia», afirma Lintott.

Incluso con el nuevo y potente observatorio, es probable que los astrónomos no puedan rastrear los objetos interestelares hasta sus puntos de partida exactos «porque se han mezclado mucho en la galaxia», afirma Michele Bannister, astrónoma planetaria de la Universidad de Canterbury en Nueva Zelanda. Pero pueden analizar su composición química para obtener información sobre su estrella de origen, incluida su edad.

Los científicos podrían incluso determinar si dos o más objetos interestelares se originaron en el mismo cúmulo de estrellas. Y pueden utilizar el futuro catálogo de Rubin para poner a prueba diversas teorías, entre ellas la de si existen corredores enteros de estos objetos interestelares que serpentean por la galaxia como cintas. Incluso una pequeña muestra de ellos «nos dice mucho sobre estos procesos que tienen lugar en toda nuestra maravillosa y amplia galaxia», afirma Bannister.

• Completando la imagen de la Vía Láctea

Las galaxias se forman en un proceso caótico, afirma Barmby, astrónomo de la Universidad de Western. «Hay gas que cae, gas que se expulsa, estrellas que se forman, estrellas que mueren, y todo eso ocurre en escalas de tiempo tan largas que no podemos verlo». A veces, en el proceso, las estrellas de una galaxia son absorbidas por la fuerza gravitatoria de otra.

Estos fenómenos se conocen como corrientes estelares, y se espera que el nuevo observatorio revele muchos más en nuestra propia Vía Láctea, revoloteando como abejas alrededor de la brillante rosa de la galaxia. Las observaciones de Rubin permitirán a los astrónomos seguir los movimientos de estrellas individuales durante largos periodos de tiempo, lo que puede revelar si se originaron dentro de la Vía Láctea o si llegaron desde una galaxia cercana.

También se espera que Rubin descubra más galaxias pequeñas que orbitan alrededor de la Vía Láctea, las cuales han donado involuntariamente algunas de esas estrellas. Cada galaxia tiene su propia y fascinante personalidad cósmica; una de las más pequeñas tiene solo unos pocos cientos de estrellas, en comparación con los 10.000 millones de la Vía Láctea, afirma Yao-Yuan Mao, astrofísico de la Universidad de Utah. Él espera que Rubin descubra todas las pequeñas galaxias que se puedan observar, sin contar las que se encuentran detrás del brillante disco de la Vía Láctea, que permanecerán para siempre fuera del campo de visión de la Tierra. «Obtendremos una imagen muy completa de nuestro sistema de la Vía Láctea», afirma Mao.

Y al comparar nuestro sistema galáctico con el de otros, los astrónomos pueden abordar una de las preguntas más apasionantes del campo: si el cosmos funciona aquí, en nuestra parte, igual que en todas partes. «El conocimiento que hemos deducido del estudio de la Vía Láctea, ¿es aplicable en general a todo el universo?», se pregunta Mao. «¿O hay algo especial o único en la Vía Láctea?».

• Investigando la materia oscura y la energía oscura

Mientras Rubin captura imágenes de millones de objetos cósmicos, el observatorio también buscará señales de dos cosas completamente invisibles: la materia oscura y la energía oscura.

Todas las estrellas, galaxias, gas, toda la materia que podemos observar, resulta ser solo el 5 % de «la materia total del universo», afirma Alex Drlica-Wagner, astrofísico de la Universidad de Chicago. El resto es materia oscura, un tipo de materia que no emite ni absorbe luz y que representa el 25 % de la composición del universo, y energía oscura, una entidad fantasmal que constituye el 70 %. Aunque los científicos nunca han observado directamente ninguna de las dos, han visto que el cosmos se comporta de cierta manera que sugiere que deben existir. Rubin no revelará todos sus secretos, pero la gran cantidad de datos servirá como un auténtico campo de pruebas para que los científicos comprueben sus teorías sobre estos fenómenos.

Los astrónomos sospecharon por primera vez de la existencia de la materia oscura en la década de 1930, cuando observaron que algunas galaxias permanecían agrupadas a pesar de que viajaban a una velocidad suficiente como para separarse, lo que sugería que otra fuerza mantenía intacta la red galáctica.

En la década de 1970, el astrónomo homónimo de Rubin descubrió un efecto similar en los bordes de las galaxias, donde las estrellas que deberían haber escapado se mantenían unidas. La huella de este material invisible puede encontrarse incluso utilizando la propia luz de las estrellas.

La materia oscura puede curvar la luz a su paso, haciendo que su fuente —una galaxia lejana, por ejemplo— parezca distorsionada. Rubin recopilará estas imágenes distorsionadas, lo que permitirá a los astrónomos «trazar un mapa de la materia oscura según cómo vemos que se curva la luz al viajar hacia nosotros», explica Drlica-Wagner. Esos mapas pueden ayudar a esclarecer la naturaleza de las partículas de materia oscura, incluyendo si son frías o calientes, características aparentemente insignificantes pero con la capacidad de cambiar nuestra comprensión de cómo el universo forma las galaxias.

La energía oscura es aún más misteriosa. La idea surgió en la década de 1990, cuando los astrofísicos calcularon que el universo se expandía más rápidamente con el tiempo en lugar de ralentizarse, lo que contradecía las leyes de la física que regían el resto del cosmos. Se determinó que la energía oscura era la fuerza motriz, aunque los científicos no saben qué es realmente, solo que parece comportarse de forma diferente a cualquier otra cosa en el universo, explica Drlica-Wagner.

A diferencia de la materia oscura, que, al igual que la materia cósmica normal, probablemente esté compuesta por algún tipo de partículas, la energía oscura estira el tejido mismo del espacio, empujando las galaxias hacia afuera en lugar de atraerlas hacia adentro. El enorme catálogo de estrellas en explosión de Rubin será muy útil en este sentido: los científicos pueden utilizar ciertos tipos de supernovas para rastrear la expansión del universo y, a su vez, el papel de la energía oscura en ella. Los datos de Rubin podrían confirmar o refutar nuevas teorías que sugieren que la energía oscura está cambiando con el tiempo, en lugar de permanecer constante, lo que daría al traste incluso con las predicciones de Einstein sobre esta fuerza desconcertante.

• El entusiasmo por lo desconocido

Al final, los descubrimientos más emocionantes de Rubin podrían ser aquellos que los astrónomos aún no han previsto. Así es la naturaleza de los nuevos telescopios realmente buenos: la emoción de lo que no sabemos que no sabemos. «Si alguien dice: «Nunca he visto un conejo de dos metros», puedes responder: «Claro, ¿y cuánto has buscado?»», afirma Michael Wood-Vasey, astrónomo de la Universidad de Pittsburgh que lleva años ayudando a preparar el observatorio Rubin para su puesta en funcionamiento. Quizás el nuevo observatorio, con su mirada constante y escrutadora, descubra algunos conejos en el cosmos.___