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Imagen reconstruida del disco asimétrico compacto y de rápida rotación alrededor de β CMi. La barra de escala blanca en la parte inferior derecha marca 1 milisegundo de arco, equivalente a una escala de 6 pies a la distancia de la luna. Crédito: Yoo Jung Kim/UCLA |
Por primera vez, astrónomos han logrado algo que hasta hace poco parecía imposible: obtener la imagen más detallada jamás registrada del disco que rodea a una estrella distante, usando un telescopio terrestre y una técnica completamente nueva. El avance, liderado por investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), reveló estructuras ocultas que nunca habían sido vistas, abriendo un nuevo capítulo en la exploración del universo y en la manera en que observamos estrellas, planetas y otros objetos celestes.
En astronomía, la claridad con que se observan los cuerpos del cosmos depende, en gran parte, del tamaño del telescopio. Cuanto más grande es el espejo, más luz puede captar, lo que permite ver objetos más tenues y con mayor nitidez. Hasta ahora, la forma más efectiva de alcanzar ese nivel de detalle era combinar varios telescopios para crear un enorme sistema interconectado. Sin embargo, este nuevo logro demuestra que no siempre se necesita un conjunto de instrumentos: a veces basta con una sola lente… y una idea brillante.
El secreto está en un dispositivo llamado linterna fotónica. Este ingenioso componente permite aprovechar la luz recogida por el telescopio y transformarla en imágenes con una resolución asombrosa. Los resultados, publicados en Astrophysical Journal Letters, marcan un antes y un después.
“Normalmente, las imágenes más precisas se obtienen combinando telescopios, pero nosotros lo logramos con uno solo”, explicó Yoo Jung Kim, estudiante de doctorado en UCLA y autora principal del estudio. “Usamos una fibra óptica especial, la linterna fotónica, que separa la luz estelar según sus fluctuaciones, conservando detalles que suelen perderse. Al recomponer esas mediciones, pudimos reconstruir una imagen de altísima resolución del disco que rodea a una estrella cercana”.
Esta linterna actúa como un prisma inteligente: divide la luz según la forma de su frente de onda, casi como si separara las notas de un acorde musical, y también por color, generando un espectro similar a un arcoíris. Fue diseñada por la Universidad de Sídney y la Universidad de Florida Central, e integrada en el sistema FIRST-PL, desarrollado por el Observatorio de París y la Universidad de Hawái. Todo este conjunto se instaló en el instrumento Subaru Coronagraphic Extreme Adaptive Optics del Telescopio Subaru, en Hawái, operado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón.
“Lo que más me entusiasma es cómo este instrumento combina la fotónica más avanzada con la ingeniería de precisión desarrollada aquí en Hawái”, comentó Sebastien Vievard, investigador de la Universidad de Hawái y uno de los líderes del proyecto. “Es una prueba de que la colaboración global y multidisciplinaria puede literalmente cambiar la forma en que vemos el cosmos”.
El avance permite superar un límite histórico: el de la difracción, que impone una barrera natural a la nitidez de las imágenes astronómicas. “Cualquier telescopio tiene un límite determinado por la naturaleza ondulatoria de la luz”, explicó Michael Fitzgerald, profesor de física y astronomía en UCLA. “Nuestro trabajo demuestra que la linterna fotónica puede empujar ese límite más allá de lo que antes creíamos posible”.
Pero el camino no fue sencillo. Los investigadores debieron enfrentar la turbulencia atmosférica, ese mismo efecto que hace que el aire caliente distorsione la vista del horizonte o que las estrellas parezcan titilar. Para contrarrestarlo, el equipo del Subaru utilizó óptica adaptativa, una tecnología capaz de corregir las deformaciones del aire en tiempo real.
“La linterna es tan sensible que incluso pequeñas fluctuaciones en el frente de onda podían alterar los datos”, señaló Kim. “Tuve que desarrollar un nuevo método de procesamiento para eliminar los restos de turbulencia y recuperar la información espacial con precisión”.
Con esta técnica, el equipo observó la estrella Beta Canis Minoris (β CMi), a unos 162 años luz de la Tierra, en la constelación del Can Menor. Esta estrella está rodeada por un disco de hidrógeno que gira a gran velocidad. Debido al efecto Doppler —el mismo que hace que el sonido de un auto cambie de tono al pasar—, el gas que se mueve hacia nosotros se ve más azulado y el que se aleja, más rojizo. Estas pequeñas variaciones cromáticas alteran ligeramente la posición aparente de la luz, y gracias a su nueva técnica, los científicos lograron medirlas con una precisión cinco veces mayor que la obtenida hasta ahora.
El resultado no solo confirmó la rotación del disco, sino que reveló algo inesperado: el disco está inclinado y es asimétrico. “No esperábamos detectar una irregularidad así”, reconoció Kim. “Ahora los astrofísicos deberán explicar qué causa esa asimetría”.
Este logro marca un hito. Gracias a esta tecnología, los astrónomos podrán observar objetos más pequeños y lejanos con un nivel de detalle sin precedentes. Lo que antes estaba fuera del alcance de la óptica terrestre comienza a hacerse visible, y con ello, se abren puertas a nuevas incógnitas y descubrimientos.
El proyecto reunió a investigadores de instituciones de todo el mundo, incluyendo la Universidad de Hawái, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón, el Instituto de Tecnología de California, la Universidad de Arizona, el Centro de Astrobiología de Japón, el Observatorio de París, la Universidad de Florida Central, la Universidad de Sídney y la Universidad de California Santa Cruz.
Como dijo uno de los líderes del estudio, Nemanja Jovanovic, del Caltech: “Apenas estamos comenzando. Las posibilidades que abre esta tecnología son realmente emocionantes”.