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En conferencia de prensa llevada a cabo en el Instituto de Física el 12 de octubre, el investigador Axel de la Macorra acompañado de Jorge Cervantes, del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares, presentó la participación de México en el proyecto DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), un instrumento diseñado para comprender la energía oscura y la historia de la expansión del Universo.

Con el reciente anuncio del Departamento de Energía de los Estados Unidos en el que aprueba la Decisión Crítica 2 (CD-2), que autoriza el alcance científico del proyecto así como su cronograma y recursos económicos para su instalación, se inicia formalmente la construcción de DESI y la participación de mexicanos en ella.

El aparato, operado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, en Estados Unidos, hará mediciones de los desplazamientos al rojo (redshift) de más de 30 millones de galaxias y cuásares con una precisión sin precedentes, con el fin de crear un mapa tridimensional que revelará cómo la energía oscura y la gravedad han competido con el tiempo para dar forma a la estructura del Universo.

Doscientos físicos y astrónomos conforman la colaboración internacional DESI internacional, y México, a través del investigador Axel de la Macorra, quien es el coordinador científico de la colaboración en México, es el único país latinoamericano que forma parte de ella.

“La ciencia es una ciencia internacional. No podemos ser sólo testigos de los avances de la ciencia, hay que ser partícipes de ellos. Muchas de las respuestas a las preguntas más ambiciosas requieren de mediciones precisas y de proyectos costosos por lo que la comunidad internacional se junta para poder llevarlos a cabo y DESI es un ejemplo de esto. Si tengo grandes preguntas, necesito colaborar en grandes proyectos”, dijo De la Macorra.

Además de Cervantes, también participan en DESI: Miguel Alcubierre, Octavio Valenzuela y Mariana Vargas, de la UNAM, Gustavo Niz y Luis Ureña, ambos de la Universidad de Guanajuato, y Tonatiuh Matos, del Cinvestav.

El instrumento DESI se montará en el telescopio Mayall, de 4 metros de diámetro, ubicado en el Kitt Peak National Observatory cerca de Tucson, Arizona, donde el instrumento capturará la luz desde un viaje que comenzó hace 10 mil millones de años, que corresponde a un desplazamiento al rojo de 3.5, cuando el Universo tenía una décima parte de su edad actual hasta épocas más recientes.

El desplazamiento al rojo se refiere a la velocidad con que se alejan los objetos de nosotros. Cuanto más rápido se aleja, más lejos se encuentran las galaxias. Con el estudio de decenas de millones de galaxias y cuásares obtendremos “un mapa tomográfico en el espacio y tiempo de la formación de estructura cósmica, sin precedentes en la historia astronómica”, afirma Cervantes.

La ciencia del espacio profundo de DESI

Los investigadores De la Macorra y Cervantes empezaron a trabajar en DESI dese sus inicios, en 2010, cuando se cocinaba el proyecto que hoy se consolida. De hecho, es el primer proyecto cosmológico en el que México participa y el más ambicioso en la historia de la humanidad para determinar la energía oscura y la expansión del Universo.

“DESI está especialmente diseñado para medir las huellas de los picos acústicos bariónicos (BAO), que predicen una distancia predominante en la separación de las galaxias. Pero esto no se observa a simple vista sino de forma estadística. La distancia la conocemos teóricamente muy bien, y midiendo la distancia de los BAO a distintos desplazamientos al rojo esto nos va a permitir determinar no sólo la dinámica del Universo sino también su composición a diferentes tiempos”, explicó De la Macorra.

“Del estudio de estos resultados podremos saber propiedades fundamentales de la energía oscura y analizar la validez de la Relatividad General de Einstein con un grado de precisión sin precedentes y a escalas nunca antes probadas”, continuó De la Macorra.

Trazando el Universo en 3D

La tecnología de DESI es tan intrigante como su ciencia. El telescopio Mayall de la Fundación Nacional de Ciencia (NSF), se completó a principios de 1970 y hace pocos años se habían desestimado inversiones para él, sin embargo la NSF hizo posible que el Departamento de Energía montara el espectrómetro DESI en el telescopio.

"El telescopio Mayall (de 375 toneladas) está construido como un buque de guerra", dice Natalie Roe, directora de la División de Física del Laboratorio Berkeley y miembro del Comité Ejecutivo DESI. Con la llegada del nuevo espectrómetro, de 5 toneladas, se actualizará este viejo barco de guerra con una capacidad de líder en el mundo.

DESI está compuesto por un nuevo plano de 5 mil “cámaras fotográficas”, unidas a brazos diminutos de robot, cada uno, con una fibra óptica posicionada para captar el espectro de cada galaxia o cuasar. Después de una exposición de entre 15 y 20 minutos, lo robots rotan y reposicionan sus fibras en menos de un minuto para que el telescopio apunte a un nuevo lugar en el cielo.

Según Cervantes, el resultado será construir mapas tomográficos en el espacio y tiempo y “con estos mapas, dice, podremos analizar su origen, es decir, propiedades evolutivas de la energía y materia oscura, saber con mucha precisión la masa de todos los neutrinos, y con esto confirmar el paradigma actual de la física de partículas y cosmología, o bien generar nuevas rutas de entendiendo de nuestro universo”.

Aunque la toma de datos iniciará en el 2019, el próximo año se iniciará con una pequeña versión llamada ProtoDESI, con 10 posicionadores de fibra en el telescopio Mayall, con el fin de probar su capacidad para enfocar las galaxias.

La clave para el presente de DESI y su éxito en el futuro está en la colaboración científica sólida, constituida por 31 universidades y 18 instituciones gubernamentales y privadas, tanto estadounidenses como extranjeras, así como del apoyo del Departamento de Energía y del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, de México, que financiarán al proyecto DESI.