Un telescopio espacial para observar el universo ultravioleta.
En marzo de 2007, España y Rusia firmaron un acuerdo de colaboración para desarrollar el telescopio espacial World Space Observatory-Ultraviolet (WSO-UV). Este telescopio se lanzará en 2015 y estará operativo hasta 2025 proporcionando acceso a la comunidad astronómica española al único telescopio ultravioleta que estará disponible en esa década. El WSO-UV será más sensible que el Hubble Space Telescope (HST). Detrás del WSO-UV hay un consorcio internacional liderado por Rusia en el que participan España, Alemania, China y Ucrania.
En esta página encontrará una introducción a la astronomía ultravioleta y al proyecto WSO-UV:
Astronomía ultravioleta.
La atmósfera de la Tierra bloquea la radiación ultravioleta de los astros que sólo puede ser observada desde el espacio. Esta radiación transporta información única sobre la composición química del Universo y es especialmente sensible al material difuso que invade el espacio intergaláctico e interestelar.
Determinar la composición y distribución del material intergaláctico es fundamental para comprender la naturaleza de las fuerzas dominantes en el Universo, las características de la materia/energía oscura y la evolución química del Universo desde su composición original, hidrógeno y helio, a la riqueza química actual.
La astronomía ultravioleta es también fundamental para estudiar las atmósferas de estrellas y planetas. La mayoría de los planetas detectados hasta el momento son gigantes gaseosos, tipo Júpiter, situados muy cerca de su estrella. La radiación de la estrella evapora la atmósfera del planeta dejando trazas detectables en este rango.
La astronomía ultravioleta es también fundamental para estudiar los motores astronómicos: motores de plasma capaces de acelerar gas ionizado a velocidades cercana a la de la luz transformando energía gravitacional en energía mecánica.
Misiones precedentes de astronomía ultravioleta.
 Los observatorios ultravioletas han tenido vidas largas, muy especialmente el International Ultraviolet Explorer (IUE) y el HST. El IUE, un pequeño telescopio de 45 cm de diámetro, fue lanzado en 1978 y estuvo operativo hasta septiembre de 1996. HST está todavía operativo y ha volado la instrumentación más sofisticada jamás construida.
WSO-UV. World Space Observatory - Ultraviolet.
El World Space Observatory-Ultraviolet es un telescopio espacial internacional que será lanzado en 2015 para garantizar el acceso a la observación del espacio en el ultravioleta al final de la misión del telescopio espacial Hubble.
El WSO-UV es un observatorio multiuso que consiste en un telescopio de 1.7 m de diámetro y tres instrumentos para espectroscopía de alta resolución (HIRDES), espectroscopía de rendija larga y baja resolución (LSS), e imagen de gran profundidad en los rangos óptico y ultravioleta (ISSIS). La misión WSO-UV tendrá una duración de cinco años con una extensión prevista de cinco años más y se desarrollará por un consorcio internacional liderado por Rusia con la participación de España, Alemania, China y Ucrania.
El WSO-UV permitirá realizar observaciones de extraordinaria importancia para el avance de muchos campos de la astrofísica. La misión tiene cinco objetivos científicos fundamentales:
- El estudio de la formación de las galaxias y de la evolución química del Universo durante el 80% más reciente de su vida (0< z <2)
- La medida de las propiedades de la materia difusa en el Universo y su distribución en los halos galácticos.
- La formación y evolución de la Vía Láctea.
- El papel de los discos en los motores astronómicos.
- La composición qímica y las propiedades de las atmósferas de los planetas extrasolares gigantes.
La participación española en el proyecto es financiada por el Ministerio de Industria, Turismo y Comercio (actividades industriales) y el Ministerio de Ciencia e Innovación (actividades científicas), a través del Plan Nacional Español del Espacio. La Universidad Complutense de Madrid (UCM) es la responsable científica de la participación española en el proyecto. España y Rusia compartirán las operaciones científicas y de misión durante la duración del proyecto. La UCM acogerá el centro de operaciones del WSO-UV en España.
Características del Telescopio.
 El telescopio (T-170M) consta de sistema óptico, módulo estructural y un módulo de servicio con los instrumentos HIRDES y LSS.
El Soporte del Espejo Primario (SEP) es el principal elemento estructural. El espejo primario y la instrumentación científica están fijados a este elemento, que actúa como banco óptico del sistema. En el SEP hay tres puntos de anclaje con el módulo de servicio situado en la parte inferior de la nave. ISSIS está situado entre el SEP y el módulo de servicio.
La unidad del espejo secundario contiene una cubierta ligera para proteger el telescopio durante el lanzamiento y una visera rotatoria que bloquea la entrada de radiación difusa.
Enriquecimiento químico del medio intergaláctico.
Una línea fundamental de investigación en la astrofísica moderna es el estudio de la evolución química del Universo y de la materia bariónica difusa. El gas y las estrellas son los componentes bariónicos dominantes e interaccionan a través de la gravitación, el nacimiento de estrellas y su muerte. El medio intergaláctico se alimenta del gas producido en las explosiones de supernova, por los vientos de las estrellas masivas y es especialmente sensible a la acción de los campos magnéticos y de la radiación cósmica. Dada la temperatura y densidad del medio intergaláctico los trazadores más sensibles de sus propiedades, composición y evolución están en el rango ultravioleta del espectro electromagnético.
Los instrumentos del WSO-UV permitirán:
- Hacer un mapa de la distribución de gas y medir las escalas características de la red cósmica; de esta manera se obtendrá información única sobre las fuerzas físicas que controlan la formación de las galaxias.
- Determinar la fracción de ionización y describir el campo de radiación UV.
- Estudiar el enriquecimiento en elementos pesados del Universo (teniendo en cuenta la relación de los distintos elementos con respecto al hierro y al silicio).
HIRDES detectará la absorción de la línea Lyman-alpha del hidrógeno difuso en el medio intergaláctico. De esta manera, se podrán estudiar las características de los halos galácticos y la localización de nubes difusas en el medio intergaláctico. HIRDES proporcionará una sensibilidad y resolución jamás alcanzadas para este tipo de estudios en la época 0.5 < z < 1 de la vida del Universo. HIRDES permitirá también medir las abundancias de elementos de gran relevancia como el oxígeno y el zinc.
Historia de la formación de estrellas y galaxias.
La investigación de la evolución química es importante también a escala galáctica, ya que el disco y el halo de nuestra Vía Láctea representan un laboratorio cercano donde comenzar a comprender el resto del Universo.
A modo de ejemplo, la interacción entre el gas del disco galáctico y el halo provoca la eyección de gas caliente que se detecta, con gran sensibilidad, en el ultravioleta.
La medida de la abundancia de elementos pesados en las atmósferas de las estrellas pertenecientes a cúmulos abiertos y globulares es también una poderosa herramienta para comprender la evolución de las galaxias. Los trazadores más sensibles de metales ionizados se encuentran en el rango ultravioleta del espectro electromagnético.
Origen de la vida - Planetas extrasolares.
Una cuestión fundamental para la humanidad es la posible presencia de vida fuera de la Tierra. Nuestro planeta representa una excepción dentro de nuestro Sistema Solar ya que otros planetas no gozan de una atmósfera similar. En las últimas dos décadas se han detectado más de cien planetas extra-solares que abarcan un extenso registro de periodos orbitales y de masas. Por tanto, no debemos esperar que estos planetas tengan atmósferas similares a las observadas en el Sistema Solar.
La primera atmósfera de la Tierra se formó simultáneamente con el planeta. En algún momento de su evolución posterior se generó la atmósfera actual, rica en oxígeno, el cual se considera uno de los principales indicadores de vida.
La observación de las atmósferas de los exoplanetas nos permitirá comprender los procesos físicos que tienen lugar en las atmósferas planetarias, y el papel de los diferentes parámetros implicados, tales como la temperatura efectiva, la clase y la metalicidad de la estrella anfitriona. En la próxima década, programas específicos (Corot, Kepler, Gaia) aportarán nueva información acerca de un gran número de exoplanetas en tránsito sobre el disco estelar. ISSIS en el WSO-UV permitirá observar la absorción del hidrógeno atmosférico durante el tránsito, lo que supone una poderosa herramienta de diagnóstico para estudiar la evaporación de las atmósferas planetarias.
La instrumentación embarcada en el WSO-UV medirá las abundancias de otros compuestos (H2, CO, OH, C, O) y, en general, investigará la evolución de las atmósferas de los planetas para determinar:
- La naturaleza de los planetas de masa intermedia.
- El contenido de la atmósfera de planetas de baja densidad.
- La evolución de los planetas ricos en agua.
- El proceso de evaporación en planetas gaseosos.
Origen de la vida - Los motores del Universo.
En el Universo la gravedad es la fuerza dominante y se producen de manera natural motores gravitacionales. Un gran número de objetos muy diversos actúan de esta manera: estrellas (T Tauri, binarias e interactivas), agujeros negros de todos los tamaños, cuásares...Estos motores pueden acelerar grandes masas a velocidades cercanas a la de la luz, o generar eyecciones de gas altamente colimadas. La energía gravitacional liberada se convierte así en energía mecánica. Estos motores tienen tan sólo una eficiencia del 10% pero las energías involucradas son tan enormes que calientan los haces de gas a altas temperaturas, radiando en el UV.
Las estrellas T Tauri (sistemas solares primitivos) muestran un claro exceso de radiación UV y rayos X debido a la actividad del motor. La eyección de materia se puede investigar a través de algunas líneas prohibidas en el UV (por ejemplo, SiIII y CIII), que podrían estar producidas por la presencia de una fuerte magnetosfera. Esta investigación también afecta a la comprensión del efecto de la radiación de alta energía en la evolución de la química atmosférica de los planetas en formación.
Otros motores astronómicos interestelares son los que actúan en los AGN y en los micro-cuásares, así como en algunos sistemas binarios con enanas blancas.
Control en Tierra del proyecto.
El Segmento de Tierra es una importante contribución española al proyecto que se está desarrollando a través de un consorcio industrial liderado por GMV Aerospace and Defence, S.A. La financiación proviene del Ministerio de Industria, Turismo y Comercio y el contratista científico es la Universidad Complutense de Madrid.
El segmento de Tierra del proyecto WSO-UV está constituido por todas las instalaciones e infraestructuras involucradas en la preparación y ejecución de las operaciones de la misión WSO-UV, las cuales comprenden la monotorización y control del satélite, así como de la recepción, procesado y almacenamiento de los datos científicos.
El segmento de Tierra, incluyendo el control de la misión y las operaciones científicas, es uno de los componentes principales del proyecto WSO-UV. El control de misión, está siendo desarrollado conjuntamente por España y Rusia, y se implementará en sendos centros de control en Madrid y Moscú. El Centro de Operaciones Científico (SOC) es el núcleo científico del proyecto y gestiona la interacción con los instrumentos embarcados, los datos científicos y la relación con la comunidad científica en general. Los usuarios finales son astrofísicos que desarrollen proyectos de investigación para el WSO-UV, o necesiten acceder a la información disponible en el archivo científico del proyecto vía Internet.
El telescopio espacial WSO-UV será puesto en una órbita geosíncrona por un cohete Zenith-2SB desde Baikonur en el año 2015. La misión dispondrá de dos estaciones terrestres, las cuales recibirán la información del observatorio espacial y enviarán los datos a los Centros de Operaciones de la Misión (MOC) situados en Rusia y España, a través de una conexión de red rápida y segura. El centro ruso estará situado en Moscú y el español en las instalaciones del proyecto WSO-UV en Madrid, albergadas por la Universidad Complutense de Madrid.
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Divulgación
