OTELO, que recibe su nombre de “OSIRIS Tunable Emission Line Object survey”, es el censo de galaxias con líneas de emisión más profundo que se ha efectuado hasta hoy. Este registro, que recoge más de 11.000 de estos objetos, se ha realizado utilizando el instrumento OSIRIS (Optical System for Imaging and low-Intermediate-Resolution Integrated Spectroscopy), instalado en el Gran Telescopio Canarias (GTC). El GTC es el mayor telescopio óptico e infrarrojo completamente orientable del mundo, debido a la capacidad colectora de luz de su espejo primario de 10,4 m de diámetro, por lo que constituye una excelente ventana para observar las profundidades del Cosmos.

“OSIRIS fue diseñado para ser capaz de detectar una hipotética población de galaxias que hasta ahora  había permanecido oculta. Se trata de objetos que no se pueden ver en otros censos de galaxias, pero que aparecen en las imágenes obtenidas con OSIRIS, gracias al empleo de sus filtros sintonizables, que le hacen único entre los instrumentos para telescopios de clase 8-10 metros”, explica Jordi Cepa, investigador principal de este censo, cuyos primeros resultados serán publicados próximamente en la revista Astronomy and Astrophysics.

Los filtros sintonizables de OSIRIS permiten detectar galaxias con líneas de emisión, es decir, galaxias que poseen gas ionizado (como el de las lámparas de bajo consumo que se encuentran en nuestros hogares). Este gas puede ser ionizado por una formación estelar de estrellas de masa mucho mayor que el Sol, o bien por procesos violentos alrededor de agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias. Una parte de estas galaxias, sin embargo, no emiten suficiente luz como para ser detectadas con filtros convencionales, por lo que han permanecido ocultas hasta ahora. Sin un censo completo, no es posible comprender cómo evolucionan las propiedades de las galaxias, de la misma manera que no sería posible estudiar la evolución del ser humano restringiéndose solamente a las personas mayores de 50 años.

Construido en el IAC en colaboración con México, OSIRIS observa el firmamento en el rango óptico del espectro, es decir, con la luz del cielo que es capaz de percibir el ojo humano, aunque ampliada hacia los extremos ultravioleta e infrarrojo. Desde el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma), este instrumento ha sido el responsable del descubrimiento de esta población galáctica, cuyo análisis podría modificar nuestro conocimiento actual acerca de la formación y evolución de las galaxias.

El proyecto OTELO involucra investigadores de distintas instituciones en España (Instituto de Astrofísica de Canarias, Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC, IFCA-Universidad de Cantabria, Centro de Astrobiología (INTA-CSIC), ISDEFE y Universidad Complutense de Madrid) y en otros países (México, ESO-Chile, Dinamarca, Canadá y Australia).

Ha sido financiado por el Ministerio de Economía y competitividad (MINECO) mediante los proyectos AYA2013-46724-P, AYA2014-58861-C3-1-P, AYA2014-58861-C3-2-P, AYA2014-58861-C3-3-P, AYA2016-75808-R, AYA2016-75931-C2-2-P, AYA2017-88007-C3-1-P y AYA2017-88007-C3-2-P.

Artículo: The OTELO survey: I. Presentation, data reduction and multiwavelength catalogue, The OTELO survey: II. The impact of Tunable Filters in narrow band surveys.

La entrada OTELO desvela una población de «galaxias fantasma» en el Universo se publicó primero en Creativa Canaria.

Por Marián Moreno Otero

“Debemos determinar si existen los microhalos de materia oscura alrededor de las galaxias que predice la teoría y que, sin embargo, no observamos”.

“La construcción de telescopios de la clase 30 metros supondrá retos para la ingeniería computacional, electrónica, óptica, y mecánica”.

“Hoy en día, la Astronomía es una apuesta de futuro para el desarrollo tecnológico y, en última instancia, para aprovechar los recursos más allá de lo que es capaz de permitir nuestro planeta”.

Desde que en 1994 obtuviera su doctorado en Astrofísica por la Universidad de La Laguna (Tenerife, España), José Antonio de Diego Onsurbe siempre se ha sentido muy vinculado a Canarias y nos cuenta que no le importaría volver a vivir en Tenerife. Tras finalizar su tesis, se incorporó al Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México (IAUNAM) en 1995, del que ahora es investigador titular y donde ha ejercido como docente en el área de Astrofísica Extragaláctica, Núcleos Activos de Galaxias y Estadística. Sus campos de investigación se centran en el estudio de los núcleos activos de cuásares, lentes gravitatorias y galaxias con altos desplazamientos al rojo. En la actualidad, dirige un proyecto de desarrollo tecnológico y ha sido nombrado Jefe del Departamento de Comunicación de la Ciencia del IAUNAM. Durante su estancia en el IAC,  de Diego ha colaborado con los investigadores Jordi Cepa Nogué y Ángel Bongiovanni en el análisis estadístico de bases de datos de fuentes extragalácticas. Según este astrofísico, “aún quedan muchas cuestiones pendientes por resolver en este campo, como las relacionadas con la evolución galáctica según su morfología y la formación de microhalos de materia oscura alrededor de las galaxias”.

Pregunta: Durante su estancia en el IAC, colaboró con el grupo de investigación dentro del proyecto OTELO. ¿Cuáles son los objetivos de este proyecto?

Respuesta: OTELO es un cartografiado profundo del cielo en una región de aproximadamente un grado cuadrado. Utiliza filtros estrechos sintonizables del instrumento OSIRIS instalado en el Gran Telescopio CANARIAS (GTC). Este cartografiado es muy apropiado para detectar objetos con líneas de emisión. Por ejemplo, emisores de Lyman-alfa y galaxias activas (AGN). Varios son los objetivos de este proyecto: determinar las abundancias de los elementos químicos mediante razones que se hallan entre las líneas de emisión; estudiar la evolución química de galaxias, particularmente las diferencias entre los distintos tipos morfológicos (irregulares, elípticas, espirales, enanas); identificar morfológicamente estas galaxias y estimar el desplazamiento al rojo que nos indique cuán lejos están; establecer las tasas de formación estelar (que dependen de la abundancia de los elementos estimada anteriormente); y estudiar los aspectos de la evolución galáctica, tales como la distribución de galaxias con formación estelar abrupta con diferentes redshift.

P: Con el proyecto OTELO se podrán detectar galaxias que se encuentren a distancias cortas y hasta distancias muy grandes. ¿Qué consideran los científicos ‘distancias cortas y muy grandes’ en este caso?

R: Las distancias, si son cortas o grandes, dependen del contexto. En Astronomía, y particularmente en Astronomía Extragaláctica, cuando hablamos de distancias cortas nos referimos al Universo Local, aquel en el que los efectos relativistas debidos a la expansión del Universo son débiles, a una distancia de hasta unos 1.000 millones de años luz y con un desplazamiento al rojo de z=0 hasta z=0,06 o 0,1. Se trata, pues, de galaxias que observamos con una edad similar a la del Universo, que es de unos 13,800 millones de años.  En cambio, con distancias muy grandes nos referimos a galaxias que emitieron su luz cuando el Universo tenía una edad menor que el 10% o el 20% de la actual, es decir, de unos 2.000 millones de años después del Big Bang.

P: Usted ha podido detectar galaxias primigenias formadas hace más de 13.000 millones de años con un método innovador capaz de escudriñar las etapas más antiguas del Universo. ¿En qué consiste este método?

R: La radiación de las galaxias se absorbe a diferentes longitudes de onda, particularmente en la del ultravioleta debido al hidrógeno neutro que hay entre las galaxias y nosotros. El límite de esta absorción, que llega a ser en ocasiones completa, se encuentra a 912 Å. Se trata del límite de Lyman.

Por otra parte, las galaxias muy jóvenes tienen estrellas masivas recién formadas que emiten luz ultravioleta capaz de ionizar el hidrógeno, que se vuelve a recombinar y acaba emitiendo en la línea Lyman-alfa, que se sitúa en los 1.216 Å. A medida que observamos a diferentes distancias, vemos que las líneas se van desplazado hacia el rojo. Para detectar estos objetos se ha utilizado, entre otros métodos, la técnica denominada Dropout. Básicamente consiste en comparar dos filtros contiguos: la galaxia no se ve en un filtro porque la luz que emite está absorbida por el hidrógeno, pero sí se observa brillante en el filtro contiguo donde la luz no es absorbida. Suelen ser filtros relativamente estrechos, del orden de los 100 Å como los utilizados en el telescopio japonés SUBARU, de 8,2 metros de diámetro, situado en el Observatorio Mauna Kea (en Hawái).

No obstante, con OSIRIS podemos usar filtros de hasta 12 Å, muchos más estrechos que los anteriores, permitiéndonos encontrar candidatos con mayor sensibilidad y menores sesgos introducidos por la anchura y transmisión del filtro. Esto lo hemos comprobado mediante simulaciones. También  hemos realizado observaciones con los candidatos que tenemos y ahora nos encontramos en la fase de seguimiento para comprobar su naturaleza.

P: ¿Qué información nueva nos aportará el estudio de la evolución de las galaxias?

R: En realidad quedan muchas preguntas por resolver en relación con la evolución de las galaxias. Por ejemplo, desde el punto de vista morfológico, vemos que las galaxias tienden a ser espirales o elípticas, aunque hay otros tipos, como las irregulares. Las espirales contienen gas, polvo, estrellas jóvenes, estrellas viejas…; mientras que las elípticas solo contienen estrellas viejas. Las espirales, por tanto, forman estrellas de manera continuada a lo largo de la historia del Universo. Las elípticas las formaron rápidamente, en un periodo de unos 1.000 millones de años, y después, dejaron de producirlas. ¿Por qué estas diferencias? No se entiende bien porque unas galaxias han evolucionado de una manera diferente con respecto a otras.

Otro punto importante radica en que las teorías predicen la formación de microhalos de materia oscura alrededor de las galaxias. En principio, estos deberían verse como galaxias muy poco brillantes. Sin embargo, estos microhalos no se observan. De modo que debemos seguir investigando para determinar si existen, por qué no se observan y cómo se distribuyen.

P: Si tuviera que destacar solo una de las revoluciones más importantes en Astronomía, ¿con cuál se quedaría?

R: Esta es una pregunta difícil porque han sido muchas las revoluciones ocurridas a lo largo de la historia y han tenido una gran relevancia. Más que una, te señalaría varias y, luego, la que yo considero fundamental.

Por ejemplo, en el Neolítico tiene lugar la invención del calendario. Esto permitió que las sociedades se hicieran sedentarias y pudieran conocer los momentos idóneos para sembrar y cosechar la tierra, lo que supuso una revolución muy importante para la historia de la humanidad.  Mucho más tarde, en el siglo XIX, Fraunhofer y Kirchoff demuestran que el Sol y las estrellas están formadas por los mismos elementos que encontramos en la Tierra. En la década de 1920, Hubble descubre que algunas nebulosas que se ven en el cielo son galaxias diferentes a la nuestra, y eso aumenta el tamaño del Universo conocido de manera extraordinaria. Unas décadas más tarde, en 1965, Penzias y Wilson detectaron la radiación cósmica de microondas. Sin olvidar la gravedad, de Newton a Einstein; y este mismo año, la detección de las ondas gravitatorias.

No obstante, a mi juicio, la revolución más importante se produjo en el siglo XVI, cuando Copérnico y Galileo desplazan a la Tierra del centro del Universo, muestran la mutabilidad del cielo mediante los satélites de Júpiter, las manchas solares… Con ello, la astronomía aristotélica, que hasta este momento es el paradigma, se cambia por  un sistema basado en la validación y refutación de las teorías, un sistema de prueba. Esto inaugura el método científico moderno que se aplica a todas las ramas de la Ciencia, no solo en Astronomía.

P: En su opinión, ¿por qué es importante la Ciencia, en especial la Astronomía, para la sociedad?

R: Como sociedad tenemos que ser conscientes de la importancia que tiene la Ciencia para nuestro desarrollo y de cuál es la mejor manera de invertir en ella. La Astronomía no es solo una forma de satisfacer nuestra curiosidad como humanos. Hoy en día es una apuesta de futuro para el desarrollo tecnológico y, en última instancia, para aprovechar los recursos más allá de lo que es capaz de permitir nuestro planeta. Algunos ejemplos de la aportación tecnológica que ha supuesto la Astronomía los tenemos en los sistemas de navegación convencionales y los GPS, el tratamiento de imágenes en medicina o las cámaras digitales de los teléfonos móviles.

En un futuro, la construcción de telescopios de clase 30 metros, supondrá retos para la ingeniería computacional, electrónica, óptica y mecánica. La colaboración científica a nivel nacional e internacional que suponen estos proyectos, y también los proyectos espaciales, son una puerta para la cooperación en campos políticos, industriales y comerciales, no solo académicos.

Para todos los países, incluso para aquellos que por historia o por falta de inversión se han visto descolgados de los primeros puestos en avance científico, el acceso a bases de datos cada vez más libre, aporta una ventana de oportunidad para su desarrollo.

La inmensa cantidad de datos que se generan hoy en día en Astronomía, y los que se prevén que se generarán en un futuro cercano, que doblarán, por ejemplo en radioastronomía la transmisión de datos que se hace a través de internet en la actualidad, tienen que ser analizados, por lo que se necesitarán nuevos algoritmos computacionales.

Afortunadamente, este desarrollo no precisa de inversiones enormes en equipos, por lo que pueden participar países menos competitivos en tecnología y financiación. Estos algoritmos de análisis podrán aplicarse a otras bases de datos, por ejemplo, datos oceánicos, climáticos, financieros, etc.

La entrada JOSÉ ANTONIO DE DIEGO: “El uso de filtros sintonizables en el GTC nos permitirá detectar galaxias muy jóvenes y activas” se publicó primero en Creativa Canaria.