Rubin: el primer video del universo que transformará la astronomía

Desde lo alto de una montaña en Chile, un telescopio sin precedentes escaneará el cielo austral durante diez años para crear la película más completa del cosmos jamás registrada. Equipado con la cámara más grande del mundo, el Observatorio Rubin promete responder —y reformular— algunas de las preguntas más profundas de la astronomía moderna.

El Observatorio Vera C. Rubin, financiado por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF) y la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía (DOE/SC) promete revolucionar nuestra comprensión del cosmos. Desde la cima de Cerro Pachón, en el norte de Chile, y durante diez años, capturará una película en ultra alta definición del cielo austral con la cámara digital más grande del mundo, registrando fenómenos fugaces, asteroides, estrellas variables y misterios aún inimaginables.

El actual Observatorio Vera. C Rubin lleva este nombre en honor a la destacada astrónoma pionera Vera Rubin. En los años 70, sus estudios sobre la rotación de las galaxias proporcionaron la primera evidencia sólida de la existencia de materia oscura. En reconocimiento a su legado, en 2019 el Congreso de EE.UU. nombró este observatorio en su honor: es la primera vez que una instalación nacional de astronomía lleva el nombre de una mujer científica.

Pero ¿qué hace tan especial al Observatorio Rubin?  ¿Por qué se construyó en Chile?  ¿Qué aportará al estudio del universo y a la protección de nuestro propio planeta?  ¿qué esperamos descubrir?. A continuación respondemos éstas y otras preguntas a través de investigadores, astrónomos y astrónomas del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA). 

Ubicado a más de 2600 metros de altitud, Cerro Pachón (Región de Coquimbo) ofrece cielos despejados, baja humedad y una atmósfera estable, condiciones ideales para observar el cosmos. Pero Chile no sólo aporta territorio, sino también, talento. Investigadoras e investigadores como María Celeste Artale, Timo Anguita, César Fuentes, Roberto Assef, Gaspar Galaz, Ezequiel Treister y Patricia Tissera, entre otros, son parte fundamental del equipo científico que aprovechará el potencial del Observatorio Rubin.

¿Qué hará el Observatorio Rubin y por qué es revolucionario?

El Observatorio Rubin cambiará para siempre la forma en que miramos el cielo. A diferencia de los telescopios tradicionales, que capturan una imagen estática del cosmos, Rubin observará cómo el universo evoluciona en el tiempo.

Como explica el astrónomo Timo Anguita, Investigador Asociado al CATA y académico de la Universidad Andrés Bello (UNAB) “no es un survey que será una sola imagen grande del cielo, sino que hará una especie de video del universo”. Esa diferencia es clave. “Rubin dirá cómo evoluciona cada cosa con el tiempo”, añade, destacando el enfoque único de este observatorio que lo separa de todo lo que se ha hecho antes en astronomía.

Durante diez años, Rubin fotografiará cada región del cielo austral unas mil veces, permitiendo detectar en tiempo real explosiones estelares, asteroides en movimiento y fenómenos completamente nuevos. “Estos eventos son poco frecuentes, pero con un monitoreo continuo del cielo, Rubin aumentará las probabilidades de registrarlos justo en el momento indicado. Y yo creo que eso va a ser completamente revolucionario”, afirma María Celeste Artale, Investigadora Adjunta del CATA y profesora asistente en la Universidad Andrés Bello (UNAB).

Cada 15 a 30 segundos, Rubin tomará una nueva imagen, generando decenas de terabytes de datos por noche y acumulando más de 60 petabytes a lo largo de su operación. Para procesar esta avalancha de información, se apoyará en herramientas de aprendizaje automático capaces de identificar patrones, eventos transitorios y estructuras sutiles imposibles de detectar sólo con ojos humanos.

Gracias a su velocidad y sensibilidad, Rubin escaneará todo el cielo del hemisferio sur aproximadamente cada tres noches, construyendo así una película en “time-lapse” del universo con una resolución sin precedentes. Un archivo sin igual que nos permitirá entender, como nunca antes, cómo cambia el cosmos.

¿Cómo usará Rubin la inteligencia artificial?

La cantidad de información que generará el Observatorio Rubin es abrumadora: decenas de terabytes por noche, muy por encima de lo que cualquier equipo humano podría analizar por sí solo. Para enfrentar este desafío, Rubin será pionero en la integración de inteligencia artificial aplicada a la astronomía.

Mediante algoritmos de aprendizaje automático, el sistema podrá detectar patrones sutiles, clasificar millones de objetos celestes y emitir alertas automáticas ante cualquier cambio significativo en el cielo, casi en tiempo real.

“Sin herramientas automáticas, simplemente no podríamos procesar esta avalancha de información”, advierte el investigador Timo Anguita. Y agrega: “El desafío es enorme, pero también abre una oportunidad inédita para que la inteligencia artificial sea parte del descubrimiento astronómico”.

Rubin no sólo observará el universo como nunca antes, también lo interpretará con la ayuda de sistemas inteligentes capaces de revelar fenómenos que hoy todavía no podemos imaginar.

¿Qué hace especial a la cámara del Observatorio Rubin?

Una de las piezas clave que hace posible la ambición del Observatorio Rubin es su cámara fotográfica, la más grande jamás construida para astronomía. Con 3200 megapíxeles, casi un metro de diámetro y la capacidad de capturar en una sola toma un área del cielo equivalente a 40 lunas llenas, esta cámara marcará un antes y un después en la observación del universo.

Gracias a su extraordinaria sensibilidad, Rubin podrá detectar objetos hasta 10 millones de veces más tenues que los que podemos ver a simple vista.

Pero no se trata sólo de ver más lejos o con más detalle. Lo que hace realmente única a esta cámara —y al observatorio en su conjunto— es su capacidad para detectar lo que cambia en el cielo. Supernovas que acaban de explotar, asteroides en movimiento, estrellas variables, fusiones cósmicas o lentes gravitacionales, todo quedará registrado, comparado y notificado de forma automática, noche tras noche. Rubin no sólo observa el cielo, lo pone en movimiento.

¿Qué son las alertas astronómicas y por qué serán importantes?

El Observatorio Rubin generará alertas automáticas cada vez que detecte un cambio en el cielo, una supernova, un asteroide en movimiento, una estrella que varía su brillo. Cada noche, el sistema podría emitir hasta 10 millones de alertas, notificando en tiempo real a la comunidad científica global.

En este contexto, César Fuentes, Investigador Asociado del CATA y académico del Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile, destaca que “lo que yo más espero es tener alertas diarias que se puedan observar desde Chile con nuestros telescopios, incluso minutos después de que haya ocurrido el fenómeno”.

Gracias a Rubin, será el cielo el que indique noche a noche qué observar, abriendo nuevas posibilidades para la red de observatorios chilenos. Como explica César Fuentes, “los que van a estar en el mejor lugar estarán apuntando a esos fenómenos para maravillarnos con aquello que, por improbable, es posible que no lo hayamos descubierto antes”.

Estas alertas no sólo facilitarán el seguimiento de fenómenos conocidos, sino que también abrirán la puerta al descubrimiento de eventos completamente inesperados. “Los asteroides explotan, hay choques en el sistema solar, y Rubin debería ser capaz de encontrarlos y decirnos cuándo y dónde mirar”, añade.

Además, gracias al enorme volumen y calidad de datos, Rubin permitirá superar uno de los grandes sesgos históricos en astronomía. “Permitirá observar sin preseleccionar objetos. Es decir, vamos a tener una muestra que no está sesgada por lo que queríamos ver, sino por lo que hay”.

¿Cómo ayudará Rubin a descubrir asteroides y proteger la Tierra?

Rubin marcará un antes y un después en la detección de cuerpos del Sistema Solar. Permitirá observar millones de objetos, incluidos asteroides pequeños que hasta ahora eran invisibles desde la Tierra. Gracias a su alta sensibilidad y su frecuencia de observación, será posible trazar sus trayectorias en tiempo real.

“Hará crecer en un factor de 10 el número de objetos que conocemos en prácticamente todas las categorías”, explica César Fuentes, investigador del CATA.

Pero este avance no será sólo cuantitativo. Rubin también permitirá estudiar por primera vez cómo se fragmentan algunos asteroides, cómo se desintegran los cometas al acercarse al Sol, e incluso, captar colisiones dentro del sistema solar. “Solo con saber dónde están hará que nuestra vida en este planeta sea bastante más segura”, afirma Fuentes.

¿Qué otros cuerpos y fenómenos podrá descubrir Rubin en el Sistema Solar?

Además de asteroides, el Observatorio Rubin permitirá detectar cometas de periodo largo, aquellos que provienen de las regiones más alejadas del sistema solar y que podrían contener pistas clave sobre su formación. “Son cometas que vienen del Sistema Solar exterior y Rubin nos permitirá detectarlos antes de que se acerquen al Sol”, explica César Fuentes.

También se espera que Rubin identifique objetos provenientes de fuera del sistema solar, como el famoso Oumuamua, un objeto interestelar alargado, rojizo y de hasta 400 metros de largo, que cruzó nuestro vecindario cósmico en 2017. “Esperamos que Rubin encuentre del orden de uno a diez objetos interestelares por año”, señala Fuentes.

Finalmente, Rubin podría registrar por primera vez eventos dinámicos en tiempo real, como asteroides que se fragmentan por rotación o colisiones entre cuerpos menores. “Hay objetos que giran tan rápido que se desarman, cometas que se evaporan al pasar cerca del Sol, otros que chocan, y Rubin debería detectarlos y decirnos dónde mirar”, añade.

¿Qué sabemos sobre el Planeta Nueve y cómo Rubin podría encontrarlo?

Desde hace años, algunos astrónomos plantean la posible existencia de un noveno planeta muy lejano, más allá de Neptuno, cuya influencia gravitacional explicaría por qué ciertos objetos tienen órbitas agrupadas de forma inusual.

El Observatorio Rubin escaneará sistemáticamente el cielo del hemisferio sur con una sensibilidad sin precedentes, ideal para detectar cuerpos lejanos, tenues y de movimiento muy lento, como el hipotético Planeta Nueve. Según César Fuentes, esta capacidad “responderá de una u otra manera la duda de este planeta, ya sea encontrando ese objeto o demostrando que se trata de un sesgo observacional”.

Además, Rubin jugará un papel crucial de forma indirecta al descubrir cientos o incluso miles de objetos transneptunianos, permitirá evaluar con mayor certeza si esas órbitas agrupadas son realmente inusuales. “Tendremos una muestra estadística mucho más grande para saber si estas órbitas agrupadas son realmente extrañas, o si es que antes simplemente no veíamos bien”, indica.

¿Cómo se formó la Vía Láctea y qué puede revelar Rubin sobre su historia?

Para Patricia Tissera, la Vía Láctea, nuestra galaxia, es clave para comprender cómo se forman y evolucionan las galaxias en general. “Se considera la piedra Rosetta de la formación de galaxias”, afirma.

Rubin observará miles de millones de estrellas, reconstruyendo su posición, movimiento y composición química. Esta información permitirá estudiar con gran detalle cómo la Vía Láctea se formó a partir de la fusión de galaxias más pequeñas. “Tenemos evidencia de que la galaxia no se formó toda de una vez, sino que fue acumulando material a lo largo del tiempo y parte de eso quedó en el halo estelar”, explica la astrónoma, también Investigadora Principal y Directora del CATA y académica de la Universidad Católica (UC).

Rubin también permitirá investigar estrellas muy antiguas que aún conservan las huellas químicas del universo temprano, lo que ayudará a trazar el origen de la materia oscura en nuestra galaxia. “Nos permitirá construir la distribución de masa total de nuestra galaxia, y eso también nos dará información sobre la materia oscura”, añade.

Además, los datos obtenidos harán posible una reconstrucción tridimensional sin precedentes de la Vía Láctea, combinando observaciones con simulaciones para entender su historia dinámica. “Obtendremos datos que compararemos directamente con simulaciones. Eso nos permitirá entender no sólo qué estrellas hay, sino cómo se movieron, cómo se formaron y qué nos cuentan sobre el pasado del universo”, concluye.

¿Qué revelará Rubin sobre la materia oscura?

La materia oscura constituye la mayor parte de la masa en el universo, pero no emite luz. Rubin la estudia observando cómo su gravedad afecta el movimiento de estrellas y la curvatura de la luz en galaxias y cúmulos.

Patricia Tissera señala que en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, Rubin permitirá estimar la cantidad y distribución de materia oscura. “Nos permitirá construir la distribución de masa total de nuestra galaxia y eso también nos dará información sobre la materia oscura”.

¿Qué es la energía oscura y cómo ayudará Rubin a entenderla?

La energía oscura es una forma desconocida de energía que impulsa la expansión acelerada del universo. Según María Celeste Artale “representa cerca del 68% del total. No sabemos exactamente de qué está hecha, pero sabemos que actúa como una fuerza que acelera la expansión”.

A diferencia de la materia, no interactúa con la luz, por lo que sólo se detecta por sus efectos gravitacionales. Es una de las grandes preguntas abiertas de la cosmología actual. “Una de las cosas que Rubin aportará al mapear el cielo en distintas épocas, nos permitirá seguir la evolución de la estructura del universo en el tiempo”, comenta Artale.

Rubin permitirá estudiarla observando cómo se agrupan las galaxias, cómo se curva la luz (lentes gravitacionales débiles) y cómo cambia el brillo de supernovas lejanas. Estas observaciones permiten estimar cómo se expande el universo y cómo ha variado esa expansión. “Eso nos ayudará a entender si esta energía oscura es una constante o si cambia con el tiempo, algo que aún no sabemos”, añade.

¿Rubin podrá descubrir galaxias invisibles?

Aunque muchas galaxias brillan en luz visible, otras son casi imposibles de detectar con telescopios ópticos convencionales. Algunas emiten principalmente en ondas de radio, otras están compuestas por gas invisible al ojo humano, o son tan tenues y extendidas que parecen fantasmas en el cielo.

Para Gaspar Galaz, Investigador Asociado al CATA y académico de la Universidad Católica (UC) “hay galaxias que se ven apenas como un fantasmita porque están constituidas por muchas estrellas, pero repartidas en un área muy grande. También hay galaxias que tienen poca materia visible, pero mucha materia oscura”, señaló.

Rubin al observar una y otra vez las mismas regiones del cielo, permitirá sumar cientos de imágenes, mejorando la sensibilidad a objetos de muy bajo brillo superficial.  “Se podrá detectar objetos que son extremadamente difusos o casi invisibles”, destaca Galaz.

Este tipo de observación profunda y reiterada es ideal para estudiar galaxias poco conocidas o completamente nuevas, que antes simplemente no se veían.

¿Cómo estudia Rubin los agujeros negros supermasivos?

Roberto Assef, Investigador Principal y Director Alterno del CATA y académico de la Universidad Diego Portales (UDP) detalla que los agujeros negros no emiten luz, pero el gas que los rodea, el disco de acreción, sí lo hace. En particular, los agujeros negros activos pueden variar su brillo en escalas de días, semanas o años y esa variabilidad es la clave para identificarlos.

Además, el color de su luz puede delatar la presencia de un agujero negro supermasivo en crecimiento. Para Ezequiel Treister, Investigador Principal del CATA y académico de la Universidad de Tarapacá (UTA) “estas galaxias activas, con agujeros negros supermasivos en crecimiento, tienen colores muy diferentes a las galaxias normales, así como también las estrellas, por lo tanto, con las imágenes de Vera Rubin estos colores nos permitirán identificarlos.” 

Rubin observará repetidamente el cielo austral, detectando con precisión esos cambios de brillo en los discos de acreción. Así podrá identificar agujeros negros activos, tanto estelares como supermasivos, incluso si su emisión es débil o intermitente. “El hecho de que el proyecto dure diez años nos ayudará a encontrar una gran cantidad de estos agujeros negros en crecimiento”, afirma.

Además de detectarlos, Rubin estudiará cómo crecen, cómo varía su actividad en el tiempo y cómo influyen en la evolución de las galaxias que los albergan.

¿Qué aportará Rubin al estudio de fenómenos extremos como las ondas gravitacionales?

Rubin también podría aportar información clave sobre fenómenos extremos, como los colapsos de objetos compactos (estrellas de neutrones o agujeros negros) que emiten ondas gravitacionales.

Aunque Rubin no detecta directamente esas ondas, puede captar su contraparte óptica, es decir, breves destellos de luz que acompañan las fusiones cósmicas. “Me gustaría que Rubin pueda aportar nuevos conocimientos sobre la conexión entre colapsos de objetos compactos y la emisión electromagnética que ellos producen”, señala María Celeste Artale.

Estos eventos son poco frecuentes, pero con un monitoreo continuo del cielo, Rubin aumentará las probabilidades de registrarlos justo en el momento indicado.