La nueva mirada de Galileo

El Gran Telescopio Canarias se prepara para explorar el Universo

A partir del día 24 de Julio el telescopio óptico-infrarrojo más grande del mundo, el Gran Telescopio Canarias (GTC), comenzará a observar galaxias de nuestro entorno local y del Universo más lejano. Los dos instrumentos de primera generación instalados en el GTC, OSIRIS (en el visible) y CanariCam (en el infrarrojo térmico), así como los futuros instrumentos, nos ayudarán a descifrar cómo son y cómo se formaron y evolucionaron las galaxias.
Hoy conocemos que en sus primeras etapas el Universo estaba dominado por la llamada materia oscura, de naturaleza aún desconocida, y en cuyo seno se formaron las primeras galaxias apenas unos mil años después del Big-Bang. La evolución de estas primeras galaxias dio lugar a la gran variedad que observamos hoy en día, desde las galaxias elípticas gigantes situadas en los centros de los cúmulos galácticos, pasando por galaxias elípticas, espirales (como nuestra Vía Láctea), irregulares, y hasta las galaxias enanas (como las Nubes de Magallanes). Pero este modelo encierra aún numerosas cuestiones sin resolver: ¿cómo a partir de un Universo inicialmente homogéneo se creó la gran variedad de formas de las galaxias actuales?, ¿cómo se generaron los elementos químicos?, ¿interaccionaron las primeras galaxias para ir formando galaxias cada vez mayores, o se formaron por fragmentación de estructuras gigantescas?, ¿cómo se distribuyeron las galaxias en los grupos, cúmulos y supercúmulos galácticos existentes en el Universo?
Otro gran desafío supone comprender por qué la mayor parte de las galaxias de nuestro Universo, incluyendo la Vía Láctea, albergan en sus centros un agujero negro supermasivo, con una masa mayor que varios millones de veces la masa de nuestro Sol. Aunque los modelos teóricos predicen que los primeros agujeros negros se formaron unos mil millones de años después del Big Bang cuando explotaron las primeras estrellas masivas como supernovas, desconocemos cómo éstos pudieron crecer hasta convertirse en agujeros negros supemasivos y cuál fue su efecto en las galaxias donde se residen.
Éstas son algunas de las grandes preguntas que los astrofísicos extragalácticos queremos contestar con los datos que nos proporcione el GTC. Para ello necesitaremos observar tanto nuestra vecindad más próxima como el Universo más lejano.

Galaxias Cercanas

La exploración del Universo local nos permite ver el resultado de los procesos evolutivos que tienen lugar en la vida de las galaxias. Los instrumentos científicos del GTC nos ofrecerán la oportunidad de estudiar estos procesos con gran detalle debido al gran tamaño del espejo primario del GTC (10,4 m de diámetro). El instrumento óptico OSIRIS, que ya se encuentra disponible, nos permitirá estudiar, entre otras propiedades, las poblaciones estelares de galaxias, sus abundancias químicas, así como las propiedades del gas ionizado en regiones de formación estelar y en los centros de galaxias activas, ya que sus filtros sintonizables nos darán la posibilidad de observar con gran detalle la emisión que produce este gas.
CanariCam, que entrará en funcionamiento a principios del próximo año, nos permitirá explorar aquellas regiones de las galaxias que se encuentran ocultas a la luz visible debido a la presencia de grandes cantidades de polvo. Entre estas regiones se encuentran los centros de galaxias espirales incluyendo nuestra propia Galaxia, pero también regiones, similares a la nebulosa de Orión, donde se están formando grandes cantidades de estrellas muy masivas. También podremos observar las galaxias denominadas infrarrojas que, como su nombre indica, emiten la mayor parte de su energía en el rango infrarrojo. Además, con CanariCam seremos capaces de estudiar los agujeros negros supermasivos aún activos en los centros de las galaxias activas como las denominadas quásares y radiogalaxias, a través de la emisión que produce la gran cantidad de polvo que los rodea.
 

El Universo lejano

Debido a la velocidad finita de la luz, las observaciones de galaxias muy lejanas nos permiten adentrarnos en épocas muy tempranas en la vida del Universo. Sin embargo, debido a su lejanía, esta luz nos llega de manera muy débil, y se hace necesario emplear los telescopios más grandes, como es el caso del GTC. El instrumento OSIRIS podrá realizar, entre otros proyectos, cartografiados del Universo lejano ya que permitirá obtener espectros de varios objetos simultáneamente así como sintonizar los filtros en el modo de imagen para buscar la emisión de galaxias situadas a determinadas distancias. De esta manera podremos estudiar cómo se formaron, crecieron y se transformaron las galaxias durante la vida del Universo. Además podremos estudiar algunos de los fenómenos más energéticos como son las explosiones de rayos gamma, que nos permitirán descubrir las galaxias más lejanas y jóvenes, así como las supernovas, que nos ayudaran a comprender cómo se expande nuestro Universo.

AUTOR >> Almudena Alonso Herrero - Instituto de Estructura de la Materia (IEM-CSIC)

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Imagen GTC Almudena Alonso