El nacimiento de las estrellas y los sistemas exoplanetarios

Larga ha sido la espera. Pero, finalmente, el telescopio espa?ol de 10 metros de di¨¢metro Gran Telescopio Canarias (GTC) est¨¢ aqu¨ª, funcionando, haciendo aquello para los que fue concebido: ciencia de gran calidad, extendiendo los horizontes del conocimiento cient¨ªfico, en particular en los campos de la formaci¨®n estelar y el estudio de los sistemas exoplanetarios.

El GTC, localizado a unos 2.400 metros de altura en la isla de La Palma, es el ¨²ltimo de los telescopios de clase 8-10 metros. Ya existen un buen n¨²mero de ellos funcionando en diferentes observatorios astron¨®micos, entre los que se pueden destacar los Very Large Telescopes en Chile, los Gemini (uno en Chile y otro en Hawai), el telescopio nacional japon¨¦s Subaru y los Keck (estos tres ¨²ltimos tambi¨¦n en Hawai). Y, aunque GTC llega el ¨²ltimo a esta emocionante carrera cient¨ªfica, precisamente por ello presenta una serie de ventajas de las que muchos de sus competidores carecen: desde la automatizaci¨®n de varios de sus sistemas de control como la instrumentaci¨®n que ya tiene y la que podremos disfrutar en un futuro pr¨®ximo.

Para estudiar el arco iris

Durante sus primeros a?os de operaciones cient¨ªficas, GTC dispondr¨¢ de dos instrumentos cuyas caracter¨ªsticas los hacen unas herramientas extraordinarias, ¨²nicas. El primero, OSIRIS, trabaja en el rango ¨®ptico (es decir, la luz que podemos ver) y por su versatilidad permite cubrir una extensa cantidad de problemas cient¨ªficos. Entre sus caracter¨ªsticas espec¨ªficas destacan la capacidad de tomar im¨¢genes y espectros (el arco iris es un ejemplo cotidiano) con una alta cadencia, con el objetivo de poder estudiar fen¨®menos que var¨ªen muy r¨¢pidamente, as¨ª como la capacidad de usar filtros sintonizables: la selecci¨®n de rangos espectrales muy espec¨ªficos seg¨²n las necesidades del observador. Estas propiedades hacen que sea un instrumento muy adecuado para el estudio de diferentes procesos de formaci¨®n estelar, tales como la expulsi¨®n de flujos de materia, que puede acontecer durante los primeros estadios de la formaci¨®n de una estrella, o como de los discos protoplanetarios. Adem¨¢s, es incluso posible que GTC pueda obtener, mediante la combinaci¨®n de sofisticadas t¨¦cnicas, un espectro de transmisi¨®n de alg¨²n exoplaneta. Esto es, la impronta que la atm¨®sfera del mismo deja sobre la luz que nos llega desde la estrella central cuando ¨¢quel cruza su disco. Esta es una complicada t¨¦cnica que solo se ha conseguido realizar con ¨¦xito usando telescopios en ¨®rbita, que son mucho m¨¢s estables debido a la ausencia de la variabilidad introducida por la atm¨®sfera terrestre, o recientemente en el rango infrarrojo, donde el contraste entre la emisi¨®n de la estrella y el planeta es menor, y por lo tanto el estudio moderadamente m¨¢s simple.

Enanas marrones

El segundo instrumento de primera generaci¨®n es CanariCam, un sencillo, en apariencia, hex¨¢gono met¨¢lico de reducido tama?o y gran potencial. CanariCam trabaja en el rango del infrarrojo t¨¦rmico, en donde el ojo es ciego, pero en el cual numerosos fen¨®menos astrof¨ªsicos son observables. En particular, todos aqu¨¦llos que est¨¢n relacionados con la emisi¨®n de energ¨ªa por materia que est¨¢ a una temperatura baja (una estrella, con una temperatura superficial de miles de grados, emite radiaci¨®n primordialmente el rango visible, en tanto que el polvo que la puede rodear, con una temperatura mucho m¨¢s baja, lo hace en el infrarrojo o en ondas de radio submilim¨¦tricas). Por tanto, CanariCam ser¨¢ capaz de estudiar fen¨®menos relacionados con la formaci¨®n estelar, entre otros, y los procesos iniciales que dan lugar a la generaci¨®n de los sistemas planetarios. CanariCam es el instrumento m¨¢s sensible desarrollado y construido hasta la fecha, y nos permitir¨¢ traspasar la "neblina" causada por la condensaci¨®n de polvo y gas presente alrededor de estas nuevas generaciones de estrellas y planetas. Por tanto, seremos capaces de ver en directo c¨®mo se ensamblan e interact¨²an din¨¢micamente los sistemas m¨²ltiples de estrellas, incluyendo aqu¨¦llos que contienen enanas marrones, que son objetos de apariencia estelar, pero que por su reducida masa no son capaces de iniciar las reacciones termonucleares que proporcionan energ¨ªa a sus hermanas mayores. Adem¨¢s, las enanas marrones, por la similitud de sus propiedades con las de los planetas gigantes del Sistema Solar y aqu¨¦llos que orbitan alrededor de otras estrellas, nos permiten hacer estudios detallados sobre las caracter¨ªsticas comunes que de otra manera ser¨ªan impensables debido a los desaf¨ªos tecnol¨®gicos y al brillo intr¨ªnsecamente bajo de un exoplaneta, y al contraste paup¨¦rrimo entre la luz del mismo y de su estrella central. Como analog¨ªa, ser¨ªa como observar la luz de una vela en la distancia: f¨¢cil en mitad de una habitaci¨®n oscura, imposible a plena luz del d¨ªa, o cuando est¨¢ situada junto a una fuente brillante de luz.

Adem¨¢s, CanariCam tiene un modo de operaci¨®n verdaderamente ¨²nico: un coron¨®grafo. ?ste es un peque?o dispositivo que bloquea la luz de la estrella central y por tanto facilita enormemente el estudio de compa?eras cercanas, m¨¢s d¨¦biles, sean ¨¦stas estrellas de muy baja masa, enanas marrones, exoplanetas o discos circunestelares, que dan lugar a la formaci¨®n de aqu¨¦llos. Por tanto, su uso combinado con la observaci¨®n en el rango del infrarrojo t¨¦rmico o medio nos permitir¨¢, por primera vez, disponer de una ventana a los procesos que ocurren en las proximidades de las estrellas muy j¨®venes y a los primeros momentos de la creaci¨®n de sistema planetarios, cruciales para la evoluci¨®n ulterior de los mismos.

Sin lugar a dudas, GTC, una de las joyas tecnol¨®gicas espa?olas (en colaboraci¨®n con M¨¦xico y la Universidad de Florida), ser¨¢ crucial y provocar¨¢, en combinaci¨®n con otras herramientas cient¨ªficas, una verdadera revoluci¨®n en estos campos.

David Barrado y Navascu¨¦s es miembro del Laboratorio de Astrof¨ªsica Estelar y Exoplanetas del Centro de Astrobiolog¨ªa (INTA-CSIC) y de la Sociedad Espa?ola de Astronom¨ªa.