Ventana al espacio (CLXXI)

 La nebulosa 2174, desde WISE.

Bajo el rojo: Euclid

Os puede parecer extraño, pero lo que podemos ver, percibir, oler, hasta saborear, supone un pequeño porcentaje de lo que da forma al universo. Aún más, al ver las imágenes de galaxias, cúmulos de galaxias, y más, resulta que todo eso, no es más que el 5% de todo lo que da forma al mismo universo. ¿Qué es el resto?

Los cosmólogos han dado con dos términos para describir aquello que falta, pero que no tienen ni remota idea de qué puede ser. 

A lo que vemos lo llamamos materia normal. Los átomos la forman, al final, para dar forma a, al final, en galaxias. El problema aparece cuando, al calcular la masa total de una galaxia mediante el conteo de estrellas, el resultado no cuadra. Resulta que las estrellas se mueven más deprisa de lo que deberían. ¿Por qué? Porque hay más masa en las galaxias de la que se puede suponer sólo teniendo en cuenta las estrellas que posee. De hecho, a partir de las mediciones de gravedad hechas, hay DIEZ veces más masa de la que debería. Es más, teniendo en cuenta únicamente la masa de las estrellas de las galaxias, éstas nunca hubieran existido como las

conocemos. ¿Qué es esta masa? Aún más, existe una gran cantidad de masa ubicada entre galaxias, que podemos percibir por su efecto en la gravedad y en la luz emitida por las galaxias, creando efectos como las lentes gravitacionales, tan útiles para el estudio del cosmos lejano. Puesto que no sabemos qué es, ni cómo detectarlo salvo por sus efectos sobre la gravedad, los cosmólogos lo han denominado Materia Oscura, y supone el veinticinco por ciento del contenido del universo.

Otro problema que los cosmólogos no han entendido, y siguen, es lo que ocurre con la expansión del propio universo. El telescopio Hubble nos dio uno de sus resultados clave a comienzos de la década de 1990 cuando descubrió que el universo no sólo seguía expandiéndose, sino que lo hacía a un ritmo cada vez más acelerado. Los resultados más recientes de otras misiones lo confirman, porque va a más. Lo que se suponía, antes de estos resultados, era que la gravedad actuaría de freno en la expansión. ¿Qué existe que provoca está aceleración inesperada? El término es Energía Oscura. Los cosmólogos dieron forma, hace un tiempo, al llamado "modelo de concordancia", en el que introdujeron múltiples valores hasta que todo, valga la redundancia, concordaba, y en ese modelo, la energía oscura era un sesenta y ocho por ciento del total. Es más, se ha fijado la energía oscura como una constante cosmológica, pero, ¿lo es? Eso está por ver. Se asume esa constante porque se cree que es el valor de esta energía en el extenso vacío del espacio. Nada, sin embargo, nos dice si este valor es, de hecho, constante. Claro que, para algunos, el problema es distinto: ¿Entendemos, en realidad, el funcionamiento de la gravedad? Menudo problema.

Después de este ladrillo, viene lo que interesa: hablar de la misión del día, la cual ha sido diseñada para resolver estás cuestiones o, al menos, darles algo de luz.

El germen de nuestra protagonista de hoy procede de dos propuestas lanzadas a finales de la década del 2000: DUNE y SPACE, que proponían formas complementarias para un mismo objetivo, sondear la energía oscura. Entonces, se decidió que lo mejor era fusionarlas, dando como resultado Euclid, adoptada formalmente en junio del 2012 por la Agencia Europea del Espacio.

El nombre deriva del matemático griego Euclides de Alejandría, considerado el creador del concepto de la geometría, un concepto vinculado a la densidad de la materia y la energía. La misión ha sido preparada para observar grandes franjas del cosmos de una vez con instrumentos de alta calidad y ópticas de alta precisión para cumplir sus objetivos. Sin más dilación, veamos cómo es.

Euclid ha sido desarrollado gracias a la colaboración de múltiples instituciones y firmas industriales, con Thales Alenia Space cómo contratista principal y responsable del módulo de servicio, así como de la integración y pruebas, mientras que el módulo de carga útil fue encargado a Airbus Defense and Space. Plenamente integrado, ofrece unas dimensiones de 4.7 metros de altura y 3.7 de diámetro. El módulo de servicio lo conforma la plataforma inferior, con seis paneles laterales y el escudo solar que actúa también como panel solar. Una estructura cónica central, con un diámetro en su extremo superior de 2.25 metros de diámetro

sirve como unión, por debajo, a la etapa superior del lanzador, y en el superior, para la unión del módulo de carga útil. Dentro de los seis paneles se sitúa todo lo básico para funcionar: computación, empleando un ordenador con un procesador LEON-FT como núcleo, realizará todas las funciones de a bordo, y cuenta con una memoria masiva de de 4 Tb de capacidad de datos. Comunicaciones, con un sistema dual de banda-X y banda-Ka, contando con una antena de alta ganancia parabólica y direccional, de setenta centímetros de diámetro, y tres antenas de baja ganancia, dos situadas en la estructura y una tercera en el montaje de la antena principal, y usando únicamente banda-X. Control de actitud, triaxial, a base de unidades de medición inercial, un Sensor de Guiado Preciso con cuatro detectores CCD, tres escáneres estelares, sensores solares, ruedas de reacción y su propulsión. Un aspecto interesante es la desconexión voluntaria de las ruedas de reacción para crear un entorno lo más quieto y silencioso posible para la operación de los instrumentos. Propulsión, formado por un sistema principal que usa hidracina como combustible, para sus maniobras de corrección, y uno de gas frío con nitrógeno como combustible, para los movimientos del observatorio, como si usara las ruedas de reacción, giros, traslaciones... esas cosas. Un tanque principal almacena la hidracina, con una capacidad de hasta 137 kg, mientras que cuatro más pequeños almacenan hasta setenta de nitrógeno a alta presión. Generación de energía, mediante su panel solar situado en el escudo solar, generando más que suficiente corriente para operar los sistemas de a bordo, y alimentar su batería, si bien ésta sólo se usará en la fase de lanzamiento. Control termal, con los elementos de costumbre, es decir, mantas multicapa, radiadores y calentadores eléctricos. En cuanto al módulo de carga útil, encierra el corazón científico de Euclid, en dos partes: la cavidad frontal y la de instrumentos, separados por una placa base. En la cavidad frontal

se sitúa su telescopio, una unidad reflectora tipo Korsch con un espejo primario de 1.2 metros de diámetro, un espejo secundario en un mecanismo móvil para ajustes precisos, y más allá del telescopio, un espejo terciario. En total, la longitud focal del sistema es de 24 metros (f/20.42), e incluye tres espejos de doblado del camino de la luz, dos inmediatamente detrás de la salida del espejo primario y un tercero sirviendo a uno de los instrumentos, y un filtro dicrótico. Todos los espejos están fabricados en Carburo de Silicio, material muy ligero e insensible a los cambios de temperatura que se dan en el espacio, ideal para misiones como esta. En cuanto al filtro dicrótico, está elaborado a partir de sílice fundido de alta calidad, es redondo con un diámetro de 117 milímetros además de estar recubierto de 180 capas ultrafinas de materiales dieléctricos. Este filtro dividirá la luz que recibe, siendo transparente en las longitudes de ondas infrarrojas y opaco y reflector de la luz visible. Para cumplir su programa

científico, cuenta con dos instrumentos. VIS es la cámara Visible. Se trata, en realidad, de una gran agrupación de sensores CCD de gran formato (4096 x 4132 pixels) producidos especialmente para Euclid. Están dispuestos en una rejilla 6 x 6, lo que crea un enorme campo de visión que es, visto desde la Tierra, el equivalente a dos veces y media el tamaño de la Luna llena. Un único filtro de banda ancha permitirá obtener imágenes, de alta calidad, por supuesto, en un rango de longitudes de onda que va desde los 550 nm en el visible (longitud de onda verde) hasta los 900 en el infrarrojo. Esta cámara, en total, entregará imágenes de seiscientos megapixels, ahí es nada. Por su parte, NISP (Espectrómetro y Fotómetro Infrarrojo) obtendrá mediciones de la luz galáctica en el rango que va desde los 0.9 micrones hasta los 2 micrones. Para ello, cuenta con dos ruedas, una de ellas para

espectrometría incorporando cuatro grismas (prismas y rejillas de difracción) para hacer espectroscopia de baja resolución sin aberturas estrechas, y una rueda de fotometría con tres filtros: Y (0.9-1.19 micrones), J (1.19-1.54 micrones) y H (1.54-2 micrones), entregando ambas ruedas la luz a un conjunto de sensores infrarrojos de mercurio-cadmio-telurio de gran formato (2040 x 2040 pixels) en una rejilla 4 x 4, en una acumulación nunca antes vista. Estos sensores fueron suministrados gracias a la NASA. Concretando sobre las dos ruedas, la de filtros fotométricos y la de los grismas de espectrometría, en realidad son unidades idénticas de cinco posiciones, pero no todas ocupadas. En la fotométrica, una de las posiciones vacías es una abertura cerrada, y la segunda se encuentra abierta, mientras que la posición vacante en la de grismas está abierta, mientras que los grismas tienen cada uno una orientación propia: dos de ellos están orientados a cero grados, mientras que el tercero lo está a noventa grados, y el último, a ciento ochenta grados. En la cavidad de instrumentos, de los dos el primero situado es NISP, con el filtro dicrótico justo frente a él, mientras que VIS, acompañado por el Sensor de Guiado preciso, ocupan la otra posición en su interior, suponiendo el final del camino de la luz recogida por el telescopio. Con el observatorio listo para el lanzamiento, Euclid declarará una masa de unas dos toneladas.

Según el plan original, el lanzamiento debía ocurrir usando un lanzador Soyuz-ST ruso, pero la guerra de Ucrania lo cambió todo. Con ella, la ESA cerró su colaboración con Rusia, y ellos cerraron su complejo de Kourou. Esto obligó a buscar un nuevo lanzador, y el escogido ha sido uno de manufactura estadounidense. ¿Por qué no uno europeo? Bueno, el Vega o el Vega-C, más moderno, carece de potencia, o espacio en la cofia, para albergarlo, y en cuanto al futuro Ariane 6, tras la retirada de su antecesor, es todavía una promesa que una realidad. Por ello, Euclid será la segunda misión de la ESA en usar el Falcon 9 de SpaceX, que despegará desde Cabo Cañaveral el 1 de julio.

Su destino en el espacio es el punto de Lagrange L2, por lo que compartirá espacio con otras misiones, como Gaia o el telescopio James Webb. Una vez en su sitio, y tras las comprobaciones de rutina, la misión comenzará, durando seis años, con posibilidades para su extensión. Desde allí, Euclid cubrirá, al menos, un tercio de la bóveda celeste, adentrándose en el cosmos hasta, por lo menos, diez billones de años luz, con la intención de observar miles y miles de galaxias para dar forma a un mapa tridimensional de ellas, y mientras VIS captura imágenes de una calidad excepcional, cuatro veces mejor que las que pueden conseguir los telescopios de rastreo basados en Tierra, NISP medirá el desplazamiento al rojo de estas galaxias, así como su composición elemental. Con este mapa tridimensional se verá la distribución de las galaxias en el universo, y cómo cambia con el tiempo. Todo, para estudiar, de forma indirecta, tanto la materia como la energía oscura. Son cinco temas los que la misión apunta a desentrañar: ¿Cuál es la estructura y la historia de la Red Cósmica, formada, muy posiblemente, por la materia oscura? ¿Cuál es la naturaleza de la materia oscura? ¿Cómo ha cambiado la expansión del universo a lo largo del tiempo? ¿Cuál es la naturaleza de la energía oscura? ¿Nuestra comprensión de la gravedad es completo?

Pues ya lo veis, una misión de alta precisión y compleja de desarrollar, apuntando a uno de los misterios más oscuros, valga la redundancia, del cosmos. Y no será la única, porque en un futuro cercano llegará otra que le acompañe en esta tarea. Pues eso, suerte.