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Hay una duda que no para de sonar en la cabeza los científicos que estudian el universo: ¿cómo era antes? ¿Cómo se organizó para ser como lo conocemos? Hoy tenemos algunas pistas. Sabemos, por ejemplo, que el universo se ha ido expandiendo, que antes era más pequeño y denso, y que las estrellas se han ido agrupando en galaxias. También sabemos que hay un elemento que puede tener respuestas importantes: el hidrógeno.
“Las primeras estrellas estaban rodeadas de hidrógeno”, sostiene el físico Julián Rodríguez Ferreira, Ph. D. en Astronomía y Astrofísica y docente de la Universidad Industrial de Santander (UIS). Ver estas estrellas es “sumamente difícil, porque la señal que viene de ellas fue emitida hace miles de millones de años”, agrega.
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Por esto es que los científicos están buscando la manera de detectar esa señal, a través de una rama de la astronomía que varias universidades del país están impulsando: la radioastronomía, que busca entender el universo a través de las ondas de radio; es decir, básicamente, a través de lo que escuchamos, en lugar de lo que vemos.
Ferreira lo explica con este ejemplo: ver a alguien nadando en el océano es difícil, pero si esa persona chapotea con los brazos genera unas ondas a su alrededor que pueden hacer más fácil identificarlo.
En Colombia, la posibilidad de estudiar el universo con la astronomía observacional —la que estudia el universo mediante la observación directa de objetos y fenómenos celestes— “es bastante limitada”, menciona Luz Angela García, física Ph. D. en Astronomía y docente de la Universidad ECCI de Bogotá. Esto se debe a que, por la ubicación geográfica, en Colombia hay mucha nubosidad que dificulta la observación. “Lo que sí se puede hacer es trabajar en radio, que no se ve tan afectado por la atmósfera”, agrega.
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Para esto se utilizan los radiotelescopios, instrumentos capaces de detectar las ondas de radio emitidas por objetos celestes. Esto funciona como la señal de televisión. En ese caso, hay una antena apuntando a un satélite que recibe la señal, la pasa a un decodificador que la convierte y la presenta en el televisor. “El radiotelescopio es exactamente lo mismo, solo que recibe señales de fuentes astronómicas, de cuerpos celestes”, explica Óscar Restrepo, físico, Ph. D. en Ingeniería Eléctrica y docente de la Universidad ECCI.
En el país hay algunos radiotelescopios. Por ejemplo, en el Observatorio Astronómico Nacional de la Universidad Nacional de Colombia operan tres: el FiCoRi, el PhARaON y el IMFR-11 GHz. Estos tres instrumentos conforman una red que fue concebida para “fortalecer la observación radioastronómica del Sol y desarrollar instrumentación propia que permita monitorear la actividad solar desde el trópico”, dice Santiago Vargas Domínguez, coordinador del Observatorio. Estos radiotelescopios, agrega, no son para observar objetos lejanos del cosmos como las galaxias o los púlsares, sino para monitorear el Sol; por eso su “distancia de observación” es el sistema solar.
Por este motivo, varias universidades del país, entre ellas la ECCI, la UIS, y la U. de Antioquia, se unieron para crear un radiotelescopio de mayor alcance que ayude a detectar esas señales de hidrógeno que emitieron las estrellas hace miles de millones de años y, así, permitan observar el momento exacto cuando se crearon los primeros objetos que dan vida al universo.
El proyecto nació al ver que el país no tenía las condiciones necesarias para hacer astronomía observacional de alto nivel. Más o menos desde 2016, recuerda Rodríguez, de la UIS, uno de los docentes que ha liderado este proyecto, las instituciones se han encargado de formar estudiantes en esta área, desarrollar capacidades técnicas e instrumentos para radioastronomía, buscar un lugar adecuado para instalar un radioobservatorio y, en paralelo, ir desarrollando los radiotelescopios.
Edwin Andrés Quintero, ingeniero electrónico, Ph. D. en Astrofísica y profesor de la Universidad Tecnológica de Pereira, otra institución que se unió al proyecto, explica que estos instrumentos deben tener tres elementos: la antena, encargada de captar las ondas de radio; un radiorreceptor, sistema electrónico encargado de tomar la señal que detecta la antena, y un sistema de procesamiento, “que generalmente es un sistema de cómputo que permite tratar esa señal para obtener información del fenómeno o del cuerpo celeste que se está estudiando”.
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Como parte del proyecto, ya se logró construir el primer prototipo, al que le hicieron pruebas en el páramo de Berlín, en Santander, y la Antártida. Estos puntos fueron escogidos porque cumplen con una característica fundamental para desarrollar la radioastronomía: no tienen señales artificiales, como la radio, la televisión ni el celular, que pueden interferir.
Un primer paso, cerca a Bucaramanga
En paralelo, en el Parque Tecnológico Guatiguará (PTG) de la UIS, en Piedecuesta, municipio del área metropolitana de Bucaramanga, se construyó un observatorio de radioastronomía. “Buscando hacer un radioobservatorio en Colombia, terminamos en la Antártida. Pero no quiere decir que no lo hayamos hecho acá”, dice el físico de la UIS. Con este observatorio, los científicos quieren “ver el hidrógeno del cual está compuesta nuestra galaxia y las demás galaxias, pero también podemos observar hidrógeno en el Sol y otros eventos”, menciona Rodríguez.
Ese instrumento tiene antenas de cinco metros de diámetro y usa la técnica interferometría en radio; es decir, que mezcla muchas antenas como si fuesen una sola tan grande como la distancia de separación de todas las antenas. En lugar de hacer una antena de un kilómetro, se ponen antenas mucho más pequeñas, como estas de cinco metros, separadas por un kilómetro. Así funciona uno de los observatorios más grandes del mundo: el ALMA, en el desierto de Atacama, Chile. El objetivo final es llevar ese radiotelescopio a la alta montaña: al páramo de Santurbán, como parte de ese proyecto mancomunado entre las universidades colombianas.
Por otro lado, el radiotelescopio de mayor alcance ya está en proceso. “Tenemos cinco lugares donde vemos las condiciones adecuadas para poder instalar este primer instrumento acá en Colombia”, sostiene Restrepo, de la ECCI, otro de los docentes que lidera el proyecto.
Unos estudiantes de doctorado están diseñando la antena, otros están enfocados en el diseño y análisis del comportamiento climatológico y de señales de estos posibles lugares y otros están trabajando en el análisis del receptor.
El lugar que se elija para ubicar este instrumento debe ser radiosilente; o sea, que no haya señal de la banda del FM. “Infortunadamente, la banda en la que nosotros estamos construyendo este instrumento está entre los 40 y los 200 megahertz y se cruza con la banda de radio comercial. Eso quiere decir que si prendemos nuestro radiotelescopio en una zona donde hay esta señal escucharíamos una emisora de radio”, explica Restrepo.
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Otro reto en la búsqueda del punto adecuado es la seguridad. Hay zonas donde no se puede poner la antena, debido al conflicto armado: “Hay lugares adonde no nos van a dejar ir a explorar”, agrega el docente de la ECCI.
Por ahora, los investigadores siguen trabajando en el segundo prototipo, gestionando los recursos y esperan que, más o menos, en un año puedan pasar a la etapa de implementación del proyecto.
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