Científicos de la USAL colaboran en el proyecto internacional para diseñar el mayor mapa 3D del universo

La misión Euclid de la Agencia Espacial Europea (ESA), que cuenta con la participación de la Universidad de Salamanca (USAL), ha publicado su primer gran conjunto de datos. Esta entrega recoge la luz de más de mil millones de objetos cósmicos y abarca una extensión del cielo equivalente a 9.500 lunas llenas, sentando las bases para elaborar el mayor mapa tridimensional del cosmos realizado hasta la fecha.

La publicación, denominada Data Release 1 (DR1)-Foundation, reúne cerca de 13 meses de observaciones y constituye el primer lanzamiento sustancial de información desde que el telescopio espacial despegó en julio de 2023. Este catálogo ofrece a la comunidad científica las piezas necesarias para comenzar a trazar un mapa detallado que permita investigar los misterios del universo oscuro, tales como la materia oscura, la energía oscura y la red cósmica.

El material difundido contiene espectros e imágenes, incluidos grandes mosaicos del cielo tanto en luz visible como en el infrarrojo cercano. Para la directora de Ciencia de la ESA, la profesora Carole Mundell, este trabajo "es mucho más que imágenes bonitas; hoy marcamos un hito científico en nuestro estudio del cosmos".

Mundell añade que esta entrega "representa el mayor cartografiado de este tipo realizado desde el espacio, sentando las bases para futuros descubrimientos en un nuevo régimen para la astronomía y demostrando la excelencia de la tecnología y la ciencia europeas, y de la colaboración internacional".

El papel de los investigadores de la Universidad de Salamanca

En la explotación científica de estas observaciones trabaja un equipo del Departamento de Física Fundamental de la universidad salmantina. El grupo está integrado por Fernando Atrio-Barandela, catedrático de Física Teórica e investigador del Grupo de Gravitación y Cosmología Relativista; Ruchika, investigadora posdoctoral; y Diego Martín González, estudiante de doctorado.

La institución académica forma parte del Consorcio Euclid desde 2013 y desarrolla su labor dentro del proyecto LIBRAE (Looking at the Infrared Background Radiation Anisotropies with Euclid), de la NASA. Los científicos salmantinos analizan la información del telescopio para profundizar en el conocimiento de la naturaleza de la materia y la energía oscuras.

Encuadrada en el grupo de trabajo Primeval Universe (Universo primitivo), su actividad también aborda el estudio de la radiación procedente de los primeros objetos cósmicos para caracterizar los mecanismos que condujeron a la formación de las galaxias. Asimismo, participan en una línea prioritaria de la misión orientada a medir la velocidad del sistema solar respecto a la distribución media de materia en el universo.

Datos de la publicación DR1-Foundation

Esta primera entrega sustancial demuestra las capacidades del telescopio como explorador del cielo desde su posición por encima de la atmósfera terrestre, donde evita la atenuación de la luz y la difuminación de las imágenes. En concreto, el archivo DR1-Foundation comprende los siguientes registros:

• Un volumen total de 1,7 millones de gigabytes (GB) de datos.
• Más de 900 millones de galaxias.
• Cerca de 15.000 candidatos a lentes gravitacionales fuertes.
• Más de 60 millones de candidatos a cuásares (los núcleos brillantes de galaxias distantes).
• Los espectros de más de 160 millones de fuentes.
• Los resultados del estudio Euclid Wide Survey, que cubren 1.900 grados cuadrados del cielo.

Entre las imágenes captadas por el telescopio destacan la vista del cúmulo de galaxias Abell 3128 —un conjunto de cientos de galaxias situado a unos 800 millones de años luz— y la observación del núcleo del grupo de galaxias Messier 81, a unos 12 millones de años luz. Esta última imagen, que incluye la galaxia más pequeña NGC 3077 y filamentos de nuestra propia galaxia conocidos como "cirros galácticos", abarca un área cinco veces mayor que la Luna llena (alrededor de un grado cuadrado) y requirió poco más de una hora de captación.

Para Valeria Pettorino, científica responsable del proyecto Euclid de la ESA, "esto es un cambio de escala con respecto a publicaciones anteriores de Euclid, que incluían algunos días de observaciones de aproximadamente 60 grados cuadrados del cielo".

Por su parte, Francisco Castander, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC) y del Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) y miembro del consorcio, destaca el alcance público del archivo: "La extraordinaria calidad y magnitud de este conjunto de datos permitirán realizar una amplia gama de estudios sobre el cosmos. Estos datos públicos facilitarán descubrimientos por parte de investigadores de todo el mundo, maximizando así el impacto científico de la misión. Este lanzamiento, que solo incluye los datos del primer año de la misión, es solo el principio. Sienta las bases para un conjunto de datos más extenso y completo en el futuro".

Lentes gravitacionales y el calendario hasta 2027

El archivo presentado reúne el mayor catálogo de lentes gravitacionales fuertes recopilado hasta la fecha, superando en extensión a todos los anteriores juntos. Estos fenómenos se producen cuando la luz de galaxias distantes se distorsiona de forma significativa al pasar junto a una galaxia situada en primer plano.

"Las lentes gravitacionales fuertes ofrecen una perspectiva única del universo oscuro, lo que nos permite 'pesar' galaxias individuales —incluida su materia oscura invisible— y explorar cómo se expande el universo", explica Natalie Lines, miembro del consorcio en la Universidad de Portsmouth (Reino Unido), quien añade que "hace más de diez años, pronosticamos que Euclid revolucionaría el campo del descubrimiento de lentes gravitacionales fuertes. Ese día por fin ha llegado".

Junto a las lentes, el telescopio analiza los cúmulos de galaxias para revelar cómo se organiza la materia. Barbara Sartoris, integrante del consorcio en el laboratorio JL Lagrange de Niza (Francia), señala que "Euclid no solo mira hacia atrás en el tiempo; lo hace a través de enormes áreas del cielo". Según concluye la investigadora, esto proporciona "una perspectiva sin precedentes de grandes muestras de antiguos cúmulos de galaxias que antes estaban fuera de nuestro alcance. Los exploraremos en los próximos meses para comprender cómo crecieron estos gigantes y descifrar qué nos revelan sobre el universo oscuro".

Mediante el uso de la espectroscopía, Euclid descompone la luz de las galaxias para determinar su distancia y, en el caso de las más brillantes, su origen y composición, situándolas en la estructura tridimensional del cosmos. Pese a su volumen, el conjunto actual solo representa alrededor del 14 % de la superficie total que el satélite explorará durante sus seis años de misión.

Tras iniciar sus observaciones científicas rutinarias el 14 de febrero de 2024 y ofrecer avances de imágenes y datos preliminares entre noviembre de 2023 y junio de 2026, el proyecto prevé tener lista la publicación completa del DR1 a mediados de 2027. Esa fase posterior incorporará datos sobre cúmulos de galaxias, observaciones de lentes gravitacionales débiles y cálculos sobre la integración de estas estructuras en la red cósmica.

La contribución científica e industrial española

El satélite Euclid, construido y operado por la ESA con contribuciones de sus Estados miembros y de la NASA, cuenta con un telescopio de 1,2 metros de diámetro y dos instrumentos: el instrumento visible VIS y el espectrómetro y fotómetro de infrarrojo cercano NISP, cuyos detectores fueron proporcionados por la NASA. El consorcio de la misión agrupa a más de 2.000 científicos de 300 instituciones pertenecientes a 15 países europeos, Estados Unidos, Canadá y Japón.

España ha tenido una amplia participación en la construcción del instrumento NISP desde los conceptos iniciales en 2006. El ICE-CSIC, el Institut de Física d'Altes Energies (IFAE) y el IEEC asumieron el diseño, construcción, montaje y validación del conjunto de la rueda de filtros (FWA), destinada a precisar la distribución espectral de energía y la distancia de las galaxias. Asimismo, la Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT) y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) se encargaron de la electrónica de control del NISP.

En el ámbito del procesado de datos, el ICE-CSIC y el Port d’Informació Científica (PIC) —gestionado por el IFAE y el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)— desarrollaron las simulaciones cosmológicas y el software de análisis, actuando el PIC como centro de datos científicos en España. Además, el ICE-CSIC, el IEEC y el IFAE participan en la coordinación de modelos cosmológicos y en la medición del corrimiento al rojo y las distorsiones de galaxias lejanas.

En total, cerca de 100 científicos de más de 20 instituciones españolas trabajan en la explotación científica de la misión. La relación completa de centros participantes en España está integrada por:

• Centro de Astrobiología (CAB).
• Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA).
• Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT).
• Centro de Investigación TIC de la Universidade da Coruña (CITIC).
• Donostia International Physics Center (DIPC).
• Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC).
• Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).
• Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB).
• Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC).
• Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).
• Institut de Física d'Altes Energies (IFAE).
• Instituto de Física de Cantabria (IFCA).
• Instituto de Física Teórica (IFT).
• Instituto de Física de Partículas y del Cosmos de la Universidad Complutense de Madrid (IPARCOS-UCM).
• Port d’Informació Científica (PIC).
• Universidad de Alcalá (UAH).
• Universidad Autónoma de Madrid (UAM).
• Universidad Politécnica de Cartagena (UPCT).
• Universidad del País Vasco (UPV/EHU).
• Universidad Politécnica de Madrid (UPM).
• Universidad de Salamanca (USAL).
• Universitat de València (UV).
• Universidad de Valladolid (UVa).
• Universidad de Zaragoza.

En el apartado industrial, la ESA seleccionó a Thales Alenia Space como contratista principal para construir el satélite y su módulo de servicio, y a Airbus Defence and Space para desarrollar el módulo de carga útil, incluido el telescopio. En el proyecto participaron cerca de 80 empresas europeas, de las cuales nueve son españolas, figurando entre las mencionadas Airbus, Alter Technology, Crisa, Deimos Space, GTD, Navair, Sener y Thales Alenia Space España.

Fuente y fotos USAL