Un telescopio para observar el Sol como nunca antes

El Telescopio Solar Europeo (EST, por su nombre en ingl¨¦s) ser¨¢ un telescopio de nueva generaci¨®n y gran apertura con un di¨¢metro de 4,2 metros dise?ado para estudiar el Sol de forma in¨¦dita. EST aspira a convertirse en la mayor infraestructura de investigaci¨®n en f¨ªsica solar y supone un reto cient¨ªfico y tecnol¨®gico de gran calado. Su prop¨®sito es investigar los campos magn¨¦ticos solares y c¨®mo interact¨²an con el plasma solar a todas las escalas.

El pasado 3 de mayo fue presentado a las autoridades del Ministerio de Ciencia e Innovaci¨®n. Espa?a lidera este ambicioso proyecto paneuropeo donde participan el Instituto de Astrof¨ªsica de Canarias (IAC) y el Instituto de Astrof¨ªsica de Andaluc¨ªa (IAA-CSIC).

El telescopio se instalar¨¢ en el Observatorio del Roque de los Muchachos en la isla de La Palma. Se trata de una de las mejores localizaciones a nivel mundial para la observaci¨®n astron¨®mica y desde all¨ª se han obtenido a lo largo de las ¨²ltimas d¨¦cadas las mejores im¨¢genes del Sol tomadas por telescopios terrestres.

Europa lidera la f¨ªsica solar mundial desde el Renacimiento, cuando a principios del siglo XVII Thomas Harriot se disput¨® el descubrimiento de las manchas solares con David Fabricius, Christopher Scheiner y Galileo Galilei. Siglos despu¨¦s Europa a¨²n est¨¢ a la vanguardia en esta disciplina. Los telescopios solares de los observatorios canarios han contribuido de forma definitiva al desarrollo de la f¨ªsica solar en Europa en las ¨²ltimas d¨¦cadas. Sin embargo, las infraestructuras disponibles quedar¨¢n obsoletas en aproximadamente una d¨¦cada. Por tanto, Europa necesita construir una instalaci¨®n puntera como EST para no quedar por detr¨¢s de otros actores importantes en f¨ªsica solar como EE. UU. o Jap¨®n. EST ser¨¢ el buque insignia de la astronom¨ªa solar europea que nos mantendr¨¢ en vanguardia durante las pr¨®ximas d¨¦cadas.

El foro estrat¨¦gico que aglutina a las principales infraestructuras de investigaci¨®n europeas (ESFRI, European Strategy Forum on Research Infrastructures) lo incluy¨® en su hoja de ruta en 2016 como proyecto de referencia en f¨ªsica solar, pasando a formar parte de las infraestructuras consideradas estrat¨¦gicas para el desarrollo cient¨ªfico de Europa. Otras instalaciones cient¨ªficas de vanguardia como el Large Hadron Collider del CERN o SKA (Square Kilometre Array) tambi¨¦n se encuentran en la hoja de ruta de ESFRI.

?Por qu¨¦ estudiar el Sol?

El hombre lleva observando el Sol en detalle desde hace miles de a?os y no es por casualidad. El Sol nos aporta luz y energ¨ªa que son indispensables para la vida en la Tierra. Sin ¨¦l, la vida no ser¨ªa posible en nuestro planeta. Pero, adem¨¢s, el Sol es un excelente laboratorio de f¨ªsica, donde podemos observar la interacci¨®n entre el plasma y campos magn¨¦ticos en condiciones de temperatura, presi¨®n y densidad que son imposibles de reproducir en nuestro planeta.

El Sol es la estrella m¨¢s pr¨®xima a la Tierra y, por tanto, la que mejor podemos estudiar dada su cercan¨ªa. Nos proporciona un modelo fundamental para entender c¨®mo funcionan otros millones de estrellas que son del mismo tipo que el Sol, pero que se encuentran mucho m¨¢s lejanas.

Finalmente, el Sol es un sistema din¨¢mico donde ocurren enormes explosiones de gas y part¨ªculas cargadas que en ocasiones afectan a los sat¨¦lites, a las redes el¨¦ctricas y a las comunicaciones en la Tierra. Cuanto mejor conozcamos los procesos f¨ªsicos que tienen lugar en el Sol, mejor podremos predecir cuando ocurrir¨¢n dichos sucesos y determinar sus posibles efectos en la Tierra.

La ciencia de EST

El campo magn¨¦tico es el impulsor de toda la actividad que se observa en el Sol, desde las manchas solares hasta las eyecciones de masa coronal. Es adem¨¢s el ingrediente que une las diferentes capas de la atm¨®sfera del Sol. Si queremos comprender los procesos f¨ªsicos que ocurren en la atm¨®sfera de la estrella, necesitamos determinar con precisi¨®n el campo magn¨¦tico en cada una de sus partes.

El principal objetivo de EST es investigar la estructura, la din¨¢mica y la energ¨ªa de la parte baja de la atm¨®sfera solar, donde los campos magn¨¦ticos interact¨²an continuamente con el plasma y la energ¨ªa magn¨¦tica se libera ocasionalmente en forma de poderosas explosiones, as¨ª como el acoplamiento que se produce entre esas capas. Para llevar a cabo estos estudios, EST contar¨¢ con instrumentos de alta sensibilidad especialmente optimizados para medir el campo magn¨¦tico con la mayor precisi¨®n jam¨¢s obtenida. Esta sensibilidad y precisi¨®n en la polarimetr¨ªa es uno de los pilares de EST.

Para investigar el acoplamiento entre la fotosfera y la cromosfera, varios instrumentos barrer¨¢n diferentes regiones del espectro simult¨¢neamente mediante una t¨¦cnica llamada espectropolarimetr¨ªa. Las observaciones simult¨¢neas en diferentes longitudes de onda nos permitir¨¢n obtener una visi¨®n tomogr¨¢fica del campo magn¨¦tico en la parte baja de la atm¨®sfera.

Junto con la polarimetr¨ªa, la otra gran baza de EST para entender c¨®mo interacciona el campo magn¨¦tico con el plasma es la resoluci¨®n espacial y temporal. EST ser¨¢ capaz de distinguir elementos magn¨¦ticos en la superficie del Sol separados menos de 30 km tomando im¨¢genes a una velocidad sin precedentes. Para eso hace falta un espejo de gran apertura y detectores CCD ultrarr¨¢pidos de gran formato.

EST, un reto tecnol¨®gico y un motor de desarrollo econ¨®mico y social

EST no solo supone un avance espectacular en nuestro conocimiento sobre el Sol, sino que adem¨¢s es un reto desde el punto de vista tecnol¨®gico. Para cumplir con los objetivos cient¨ªficos de EST, este telescopio requiere una tecnolog¨ªa que a d¨ªa de hoy no existe y motiva a los grupos de investigaci¨®n a colaborar con la industria europea para desarrollar soluciones innovadoras. Ser¨¢ el primer telescopio solar del mundo con ¨®ptica adaptativa multiconjugada y con un espejo secundario deformable, que permitir¨¢n corregir las alteraciones que la turbulencia de la atm¨®sfera terrestre provocan en las observaciones.

Los pa¨ªses participantes pueden recuperar la inversi¨®n de sus gobiernos en forma de contratos y supone una oportunidad ¨²nica para la industria europea de alta tecnolog¨ªa de innovar y darse a conocer. Mientras que la inversi¨®n inicial en I+D puede ser grande (prototipos, equipamiento), el retorno ser¨¢ a¨²n mayor cuando esas empresas rentabilicen y apliquen a sus cadenas de producci¨®n los dise?os innovadores desarrollados para EST.

Del mismo modo, este tipo de infraestructuras cient¨ªficas generan un impacto econ¨®mico muy positivo a medio y largo plazo, ya que se crean puestos de trabajo altamente cualificados en la industria, adem¨¢s de en la construcci¨®n y la administraci¨®n. Una vez construido el telescopio se necesitar¨¢ personal cient¨ªfico, t¨¦cnico, de mantenimiento y administrativo y eso repercute de forma notable en el desarrollo de la regi¨®n donde se construye, tanto de forma directa como indirecta.

Desde el punto de vista educativo se llevan a cabo tareas de divulgaci¨®n a nivel europeo para dar a conocer el proyecto tanto al p¨²blico en general como a la comunidad educativa. Al fin y al cabo, los estudiantes de hoy ser¨¢n los f¨ªsicos solares del ma?ana.

Una realidad en 2029

El proyecto se encuentra actualmente en la fase preparatoria financiada por la Comisi¨®n Europea dentro del programa Horizonte 2020 y terminar¨¢ a finales de 2022. El objetivo principal de esta fase es preparar un plan detallado para la construcci¨®n y puesta en marcha de EST. Se espera que la construcci¨®n de EST comience en 2024 y que dure 5 a?os, con la primera luz prevista para 2029.

En el momento actual se est¨¢ trabajando para que las agencias financiadoras de los pa¨ªses involucrados respalden el proyecto y comprometan la financiaci¨®n necesaria para que el EST sea una realidad.

Ada Ortiz Carbonell es doctora en f¨ªsica, investigadora en el campo de la astrof¨ªsica solar y cient¨ªfica de datos en Expert Analytic AS. Forma parte del Comit¨¦ Cient¨ªfico Asesor de EST y del Grupo de Divulgaci¨®n y Comunicaci¨®n del telescopio.

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