Astrónomos de Estados Unidos y Europa trabajan en un nuevo concepto de telescopio óptico que buscaría aprovechar la enorme gravedad del Sol para observar objetos celestes lejanos.

La idea consiste en ubicar un Telescopio de Lente Gravitacional Solar (SGL, por sus siglas en inglés), también conocido como Telescopio Espacial Curvo, en los límites del sistema solar. Ese dispositivo utilizaría el campo gravitatorio del Sol como una especie de lente natural y captaría imágenes en un punto focal situado a unas 650 unidades astronómicas, es decir, unas 97.200 millones de kilómetros.

Desde ese punto, el telescopio —o un conjunto de ellos— podría obtener imágenes ópticas de altísima resolución de exoplanetas, galaxias y agujeros negros supermasivos.

La base de esta tecnología está en la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, que sostiene que los objetos masivos, como las estrellas y galaxias, curvan el espacio y el tiempo. Durante décadas, los astrónomos aprovecharon ese hallazgo para crear lentes gravitacionales a partir de galaxias e incluso de planetas que orbitan otras estrellas.

Ahora, el objetivo es llevar ese efecto al extremo. El astrofísico Slava Turyshev, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, y su equipo realizaron en 2020 un estudio detallado sobre lo que llaman telescopio SGL, como parte del programa Conceptos Avanzados Innovadores de la agencia espacial estadounidense. Al mismo tiempo, un grupo europeo liderado por la Universidad de Pisa (Italia) trabaja en un proyecto similar, al que bautizaron como el Telescopio Espacial Curvo.

"Nuestro concepto de SGL aprovecha la curvatura natural del espacio-tiempo alrededor del Sol para producir un factor de amplificación de la luz del orden de 100 mil millones", explica Turyshev por correo electrónico. "Esto lo convierte en el único método conocido capaz de obtener imágenes directas de las características superficiales de un exoplaneta", añade.

La necesidad de escanear

El primer uso probable de esta tecnología sería apuntar a un exoplaneta previamente identificado como potencialmente apto para la vida. Sara Seager, especialista en exoplanetas y científica planetaria del MIT, lidera un equipo muy interesado en utilizar esta tecnología.

"Nuestro principal interés es utilizar la lente gravitacional solar para obtener imágenes directas de exoplanetas similares a la Tierra, ubicados a decenas de años luz de distancia", señala Seager por correo electrónico.

Los astrónomos que trabajen con esta tecnología necesitarán al menos un telescopio por cada exoplaneta objetivo, para asegurar una alineación de observación lo suficientemente precisa.

"La resolución sería tan fina que los píxeles individuales podrían corresponder a áreas de solo unas pocas decenas de kilómetros sobre la superficie del planeta, permitiéndonos distinguir características como continentes, océanos e incluso patrones globales de nubes", explica Seager.

Un anillo de Einstein

Estos telescopios captarían la luz de los llamados Anillos de Einstein, que, según explica el Centro Smithsoniano de Astrofísica de Harvard, se forman cuando la luz de un objeto lejano se distorsiona hasta crear un anillo completo. Esa distorsión refleja cómo está distribuida la materia que genera la deformación y, al mismo tiempo, intensifica la fuente de luz, haciendo visibles objetos que, de otro modo, estarían demasiado lejos.

"Y si movemos el telescopio a una distancia mayor, la separación entre el Anillo de Einstein y el disco solar aumenta", afirma Turyshev. Cuando la nave alcanza las 650 unidades astronómicas, esa separación se vuelve lo suficientemente amplia como para bloquear la luz del Sol con un coronógrafo óptico, un dispositivo que elimina eficazmente el brillo solar.

"Para un planeta similar a la Tierra, ubicado a 100 años luz, la Lente Gravitacional Solar proyectaría una imagen de aproximadamente 1,3 kilómetros de diámetro", agrega Turyshev.

Píxel por píxel

Mover la nave dentro de la imagen de 1,3 kilómetros que proyecta la Lente Gravitacional Solar y medir la variación del brillo en el Anillo de Einstein equivale a escanear esa imagen, píxel por píxel, explica Turyshev. "Nuestros cálculos muestran que, incluso para un planeta similar a la Tierra a esa distancia, es posible escanear hasta 100 por 100 píxeles o más en un año", añade.

Pero orientar estos telescopios no será sencillo.

"Una vez que la nave llega a la región deseada, puede moverse dentro del plano focal para apuntar a ubicaciones específicas de la imagen proyectada, pero ya sería demasiado tarde para cambiar a un objetivo completamente distinto", dice por correo electrónico Mario Palos, investigador en tecnología espacial de la Universidad de Tartu, en Estonia.

Si en una primera etapa la nave se impulsa con una vela eléctrica, las partículas cargadas del viento solar se desvían al interactuar con los filamentos de esa vela, lo que genera un empuje muy leve, pero constante y sin necesidad de un motor convencional.

"Al comienzo de la misión habrá suficiente energía solar, tanto para generar electricidad como para operar la vela eléctrica solar (e-sail)", señala Palos. "Pero, con un objetivo tan lejano, la energía disponible irá cayendo hasta volverse inutilizable", advierte.

La necesidad de generadores de radioisótopos

Llegará un momento en la misión en el que habrá que desprenderse de las velas, e incluso de los paneles solares, sostiene Palos. A partir de entonces, la energía que necesite la nave deberá provenir de alguna variante de generador de radioisótopos, advierte.

Un viaje increíblemente largo

Con velas solares, es posible alcanzar velocidades superiores a 20 unidades astronómicas por año y llegar a la región focal del telescopio en unos 25 años, estima Turyshev.

Pero el equipo liderado por la Universidad de Pisa es mucho más cauto con los plazos. Calculan que una nave de hasta 800 kilos podría tardar hasta 70 años en alcanzar las 650 unidades astronómicas. Ese punto se encuentra aproximadamente a mitad de camino entre el Cinturón de Kuiper y la Nube de Oort, a unas 2000 unidades astronómicas.

Una nave de este tipo deberá operar con un alto grado de autonomía, ya que los datos enviados a la Tierra tardarían alrededor de 80 horas en llegar.

Pero desarrollar misiones así no será barato.

Las estimaciones de costo van desde varios miles de millones de dólares hasta montos que podrían multiplicar por veinte esa cifra. Sin embargo, el momento actual está marcado por una fuerte aceleración en la innovación aplicada a la ciencia de los materiales y a la propulsión aeroespacial, impulsada en gran parte por la enorme capacidad de procesamiento y el uso de la inteligencia artificial.

Hace apenas una década, enviar misiones robóticas a destinos ubicados cuatro veces más lejos que la sonda Voyager de la NASA habría parecido imposible. Pero el escenario actual de la innovación permite que ideas tan ambiciosas en astronomía observacional avancen con rapidez.

Una misión de exploración con una nave rumbo al sistema solar exterior podría costar hasta US$ 1.200 millones, mientras que, según Turyshev, una campaña completa de imágenes con la Lente Gravitacional Solar para mapear un exoplaneta podría alcanzar los US$ 5.000 millones.

¿El resultado?

"Desde el lanzamiento inicial hasta la 'primera luz' para las observaciones científicas primarias, el período se extiende hasta aproximadamente mediados de siglo", afirma Turyshev. "Si todo sale según lo previsto, podríamos presenciar el lanzamiento de un telescopio de este tipo a 650 unidades astronómicas a mediados de la década de 2030", concluye.

*Con información de Forbes US