Ciencia espacial: El observatorio espacial Spectrum UV/WSO-UV

Por: Ana I. Gómez de Castro & Juan Carlos Vallejo

Spectrum UV/WSO-UV es un observatorio astronómico espacial situado en órbita geosincrónica y que operará en el rango ultravioleta del espectro electromagnético de extraordinario interés para la investigación científica pero no accesible desde la superficie terrestre.

Modelo estructural y térmico de Spectrum UV/WSO-UV
Modelo estructural y térmico de Spectrum UV/WSO-UV

 

Spectrum UV es la tercera misión del programa Spektr (Spectrum) del Programa Espacial Federal de Rusia. Spectrum-R (radio-observatorio) y Spectrum-RG (observatorio en altas energías) están ya en órbita. La modesta participación española en el proyecto se gestiona a través del programa espacial bilateral y consiste en la participación en el instrumento de imagen, el desarrollo del software de operaciones científicas y la operación científica de la misión en colaboración con el Instituto de Astronomía de la Academia de Ciencias de Rusia (INASAN). Spectrum UV/WSO-UV es la mayor colaboración científica entre España y Rusia en astronomía espacial que se estructura a través del Joint Center for Ultraviolet Astronomy (jcuva.ucm.es), situado en el campus de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y participado por las dos instituciones, UCM e INASAN, que ejercen la dirección científica del observatorio en España y Rusia, respectivamente.

 

Parte del equipo ruso-español de Spectrum UV/WSO-UV en una visita reciente a las instalaciones de Lavochkin, empresa rusa principal contratista del proyecto.
Parte del equipo ruso-español de Spectrum UV/WSO-UV en una visita reciente a las instalaciones de Lavochkin, empresa rusa principal contratista del proyecto.

 

Por su tamaño, órbita y prestaciones Spectrum UV/WSO-UV está llamado a revolucionar la astrofísica ultravioleta. El telescopio pertenece a la categoría 2-metros, con un primario con capacidad colectora similar a la del Hubble, y equipado con instrumentación de última generación para realizar espectroscopia e imagen en el rango ultravioleta de 115-315 nm; además, podrá obtener imágenes en el rango óptico 350-800 nm.

Spectrum UV/WSO-UV será el primer observatorio operado desde órbita alta, a 36,000 km de la superficie terrestre (geosíncrona), que podrá obtener imágenes en el ultravioleta lejano (115-175nm). Esta órbita garantiza un cielo oscuro, no polucionado por la emisión de la corona terrestre, además de una mayor eficiencia para la observación astronómica que las órbitas bajas (Hubble).

La instrumentación de Spectrum UV/WSO-UV incluye espectrógrafos que proporcionan un modo de alta dispersión (55,000) en el formato compacto echellé, un modo de dispersión intermedia (2,000) y un modo de muy baja dispersión (600-100) diseñado para el estudio de las estrellas enanas marrones y los tránsitos planetarios. El instrumento de imagen, la Field Camera Unit (FCU), está equipado con dos canales: ultravioleta lejano o FUV (115-175 nm) y ultravioleta-óptico o UVO (170-800nm) que proporcionan una resolución angular de 0.1 arcsec e imágenes de gran campo.

 

Cámara Limpia en Lavochkin para la integración del telescopio Spectrum UV/WSO-UV
Cámara Limpia en Lavochkin para la integración del telescopio Spectrum UV/WSO-UV

 

Spectrum UV/WSO-UV está diseñado para abordar una serie de problemas fundamentales en la investigación astrofísica entre ellos: la evolución química del Universo, la formación de los sistemas planetarios y el papel que desempeña la radiación ultravioleta espacial en el origen de la vida. En el Big Bang sólo se produjeron elementos muy ligeros, fundamentalmente hidrógeno y helio. Los elementos fundamentales para la vida tales como carbono, oxígeno, nitrógeno, fósforo o azufre, fueron generados posteriormente, en un proceso conocido como nucleosíntesis estelar; la energía que alimenta las estrellas se produce en reacciones de fusión nuclear que, a su vez, producen los elementos químicos conocidos. Por tanto, la evolución química del Universo está íntimamente ligada a la historia de las sucesivas generaciones estelares. Hay numerosas lagunas en el conocimiento de este proceso y la radiación ultravioleta de las estrellas proporciona información clave sobre las características de cada generación estelar y sobre la incorporación de material fresco del medio interestelar e intergaláctico en las nuevas generaciones.

La formación de sistemas planetarios es un proceso complejo al que contribuye no solamente la gravedad sino también el campo magnético que impregna el Universo. Durante la formación de las estrellas generan discos de gas magnetizado que darán lugar a los sistemas planetarios. La inmensa mayoría de los exoplanetas conocidos orbitan alrededor de estrellas similares al Sol. Estas estrellas producen radiación ultravioleta debido su magnetismo. En etapas tempranas, la radiación ultravioleta es absorbida por el gas de los discos protoplanetarios contribuyendo a su evolución y disipación final. Posteriormente, la radiación ultravioleta de las estrellas afecta significativamente a las atmósferas de los planetas, su calentamiento y las condiciones de habitabilidad.

La radiación ultravioleta es el agente oxidante natural en entornos espaciales y acelera los procesos químicos, incluidos aquellos asociados con la química orgánica. Experimentos desarrollados en laboratorio muestran su efectividad para generar aminoácidos a partir de componentes comunes en los cometas, como la Glicina detectada en el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko por la misión Rosetta de la Agencia Espacial Europea. Spectrum UV/WSO-UV caracterizará y monitorizará la radiación ultravioleta en los sistemas planetarios en formación cercanos al Sol. También estudiará las exosferas de planetas similares a la Tierra en sistemas planetarios cercanos.

Para ejecutar estos objetivos tan ambiciosos, Spectrum UV/WSO-UV cuenta con tres programas científicos que operarán durante la misión: el programa central (a core program), los programas naciones (español y ruso) y el programa internacional. El programa central está dirigido por científicos rusos y españoles y se orientará a las prioridades científicas de la misión absorbiendo 1 año completo de observaciones durante los dos primeros años de vida del observatorio. A los programas nacionales les corresponderá el 60% del tiempo de observación durante la vida de la misión (5+5 años) y el tiempo neto asignado será proporcional a la inversión económica realizada en el proyecto. El tiempo restante (40%) será puesto a disposición de la comunidad científica internacional, incluyendo un programa dedicado a promover la astronomía espacial en países con poca o ninguna tradición en el área.

Actualmente, el 80% del telescopio Spectrum UV/WSO-UV está construido y estimamos que estará
concluido en diciembre de 2023 para su integración en la plataforma y su lanzamiento en 2025 desde el cosmódromo de Vostochni, la nueva base de lanzamiento de satélites de la Agencia Espacial de Rusia.

Acerca de Ana I. Gómez de Castro

Ana I. Gómez de Castro
Prof. Ana Inés Gómez de Castro

Catedrática de Astronomía y Astrofísica de la Facultad de Ciencias Matemáticas de la Universidad Complutense de Madrid. Unidad Departamental de Astronomía y Geodesia del Departamento de Física de la Tierra y Astrofísica.

Esta entrada es un distribuidor a tres áreas de trabajo:

Docencia: Recoge información sobre los cursos que imparto en el curso académico correspondiente: programas, bibliografía, prácticas y materiales on-line

Investigación da acceso a las webs de AEGORA (Grupo de Investigación Complutense de Astronomía Espacial) y WSO-UV (Proyecto para la construcción del telescopio espacial ultravioleta WSO-UV) y NUVA (Red de Astronomía Ultravioleta)

Divulgación da acceso a algunos artículos de divulgación científica. También conecta con la web de los proyectos educativos HOU-España y el programa de formación de profesores Galileo-GTTP para promover la investigación científica como método de enseñanza de la ciencia en ESO y Bachillerato.