El telescopio Hubble cumple 33 años: por qué cambió nuestra forma de ver el universo

Hoy estamos viendo el pasado. No importa quiénes seamos: un hombre cautivado por una noche estrellada en algún lugar lejos de la ciudad, una mujer con un telescopio que apunta al cielo en un balcón, alguien para quien la teoría de la relatividad es una herramienta de trabajo o alguien que no tiene idea qué hace un astrónomo un día cualquiera. Para todos, mirar hacia arriba y mirar lejos es, de alguna forma, mirar hacia atrás en el tiempo, porque la luz —de las estrellas, de los planetas, del universo— tarda millones de años en llegar desde el objeto que la emitió hasta nosotros. Cuanto más lejos esté ese objeto o esa fuente de luz, más atrás en el tiempo la estaremos viendo.

Lo mismo aplica para un extraterreste. Si un habitante de la galaxia Andrómeda —vecina de la Vía Láctea— enfocara hoy un telescopio de altísima resolución hacia la Tierra estaría viendo el planeta en la época de los dinosaurios, porque estaría mirando cómo era la Tierra hace millones y millones de años (este caso hipotético no es mío, es un ejemplo que suele dar el físico argentino Alberto Rojo). La señal viaja y llega tarde. Lo que se ve es el pasado. Y muchos científicos y científicas convirtieron esa imposibilidad —no ver el momento actual— en una ventaja: si a distancias diferentes se pueden observar distintos momentos, es posible reconstruir a través de imágenes la evolución del universo. Para ese propósito, son fundamentales los telescopios espaciales.

De todos ellos, el telescopio Hubble es el ojo más antiguo —y hasta el momento más productivo— que orbita en el espacio. Un ojo abierto al universo que cumple 33 años. Hasta la mañana del 24 de abril de 1990, cuando fue lanzado por el transbordador Discovery, nunca antes se había proyectado un telescopio espacial tan complejo. Lleva capturadas más de 1,5 millones de imágenes, y sigue contando. Su funcionamiento logró determinar cuán viejo es el universo, confirmar cómo se crean las estrellas y detectar agujeros negros en los centros de las galaxias. En definitiva, cambió para siempre la forma de ver, estudiar y entender el universo.

Muchas gracias por tu opinión, pero no

Capturas del Hubble

La idea de construir un gran telescopio y ponerlo a orbitar ahí arriba fue propuesta en 1946 por el astrofísico estadounidense Lyman Spitzer. En el paper “Ventajas astronómicas de un observatorio extraterrestre” argumentó que un telescopio espacial podría trascender lo que ningún otro ubicado en la tierra podría: la atmósfera.

La atmósfera es una capa de aire que rodea nuestro planeta y tiene diferentes densidades y temperaturas en altitudes distintas. Estos cambios en la densidad y temperatura hacen que la luz se curve un poco cuando atraviesa la atmósfera. Este efecto genera, por ejemplo, que las estrellas titilen, que la luna parezca más grande o más chica dependiendo de su posición en el cielo o que un planeta, a través de un telescopio terrestre, se vea un poco borroso.

Por suerte para nosotros, la atmósfera también bloquea mucha de la radiación que llega del espacio: rayos X, gamma y buena parte de ultravioleta. Todas son formas de energía que transmiten muchísima información sobre la luz visible y no visible del universo, pero sin la atmósfera de por medio esa radiación es letal. La atmósfera no se puede quitar —y hacerlo sería muy estúpido—. Entonces, para observar realmente bien la mejor opción es un telescopio espacial.

“La principal contribución de poner un observatorio en órbita sería descubrir fenómenos aún no imaginados y tal vez modificar profundamentamente los conceptos básicos de espacio y tiempo”, escribió Spitzer en el paper. Tenía razón pero su propuesta era impracticable: no existían los transbordadores, el hombre no había llegado a la Luna, no había siquiera salido al espacio.

Spitzer se armó de paciencia. Durante 30 años, golpeó puertas de oficinas y despachos. Dio charlas. Presentó escritos. Participó en cuanta reunión científica hubiera. A medida que el tiempo pasaba, la tecnología volvía su idea más y más realizable. No había propósito que le importara más, debía convencer a la comunidad, y al Congreso de los Estados Unidos, de la importancia de tener un gran ojo abierto al universo.

En 1977, su proyecto empezó a tomar forma: el Congreso aprobó el presupuesto para desarrollar lo que más tarde se convertiría en el telescopio espacial Hubble. La NASA y la Agencia Espacial Europea se pusieron a construirlo. Para ese momento ya había en órbita una flota de telescopios chicos, que habían servido de experimento, para responder a los desafíos técnicos que implicaba la tarea: ¿cómo apuntar a un objetivo?, ¿Cómo capturar las imágenes y cómo enviarlas a la Tierra? Pero ninguno de esos telescopios tenía el tamaño —el espejo principal era de 2,4 metros— ni el costo del que se estaba proyectando.

Hubble, “un telescopio malparido”

Lyman Spitzer

“Cuando te ponés a leer la historia del Hubble, pensás ‘es un telescopio malparido’”, dice el astrónomo argentino Carlos Donzelli. Es un miércoles de fines de abril de 2023 y habla por teléfono desde Córdoba, donde vive y ejerce como investigador del Conicet y del Observatorio Astronómico Córdoba. Un mes atrás, su nombre se convirtió en noticia, al formar parte de un equipo internacional que descubrió una galaxia inesperadamente solitaria a unos 9.200 millones de años luz de la Tierra. El hallazgo plantea preguntas acerca de la velocidad de crecimiento de las galaxias.

A lo largo de su carrera, pudo conocer la historia del Hubble de primera mano. Charló con los hombres y las mujeres que lo mantenían en funcionamiento y con quienes fueron sus mecánicos, astronautas que hicieron algo tan inédito —no existían precedentes— como reparar un telescopio en órbita. Escuchó cómo sumergidos en enormes tanques de agua, para simular la falta de gravedad, en jornadas de 12 o 14 horas, practicaban lo que harían luego en el espacio. ¿Qué hizo Donzelli para acceder a ese privilegio? Durante dos años, entre 2005 y 2007, recibió una beca postdoctoral para trabajar en Baltimore en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, entidad de la que dependen las operaciones científicas del Hubble y del todopoderoso telescopio Webb, el sucesor.

“El primer problema que afrontó el Hubble fue el retraso en los deadlines, o sea, en las fechas límites para las entregas de determinados instrumentos”, dice. Estas demoras aumentaban los costos y los riesgos de que todo se cancelara. Para evitarlo, Spitzer siguió trabajando sin descanso, empujando a su equipo, que, año a año, para hacer de cuenta que nada sucedía, empezó a celebrar las fiestas “A un año del lanzamiento”, que se repitieron en 1983, 1984, 1985... “Y el año previsto para el lanzamiento, que era 1983, se corrió a 1986. Entonces, “unos meses antes de ser puesto en órbita —sigue Donzelli—, ocurrió el famoso accidente del Challenger. Murieron seis astronautas y una maestra que iban a bordo del transbordador. Explotó en el aire, fue una cosa realmente muy terrible, y en ese momento se suspendieron los vuelos”.

El telescopio quedó en una gigantesca sala limpia con aire acondicionado y sistemas de filtración encendidos en forma permanente. Algunas partes del Hubble, como el sistema de alimentación, también se conservaron en funcionamiento. Y se hicieron pruebas y corrigieron errores.

“Costaba 6 millones de dólares por mes mantener el telescopio guardado”, precisa Donzelli. Así fue hasta 1990, cuando se planteó un nuevo lanzamiento. “En las distintas demoras, del 83 al 86 primero y al 90 después, muchos instrumentos y computadoras quedaron viejas. Pero ya no había más plata y se lanza igual, con una buena porción del Congreso muy escéptica con el proyecto”.

El transbordador Discovery, en cuya bodega de carga estaba el Hubble, despegó desde el Centro Espacial Kennedy, en Florida, a las 8:30 de la mañana del 24 de abril de 1990. La misión fue un éxito y desde entonces el Hubble está a unos 570 kilómetros de altura, dando la vuelta al planeta cada hora y media. Ahí arriba parece un tubo, del largo y tamaño de un micro, envuelto en papel aluminio.

A los días del despegue, cuando el Hubble tomó sus primeras imágenes, “hubo más de un infartado”, dice Donzelli. “Se suponía que el telescopio tenía que mandar imágenes de una resolución 20 veces mayor a las de un telescopio de similares dimensiones en Tierra y estaba dando imágenes de igual calidad o peores que las de los telescopios terrestres. Imaginate el papelón”.

El espejo principal tenía una falla de fabricación. Había sido pulido por demás y eso le impedía enfocar. El resultado eran imágenes borrosas. Parte de la opinión pública se dividió entre quienes querían matar al Hubble, que hasta esa instancia solo acumulaba gastos millonarios, y entre quienes querían arreglarlo.

Desde el minuto cero, el telescopio había sido diseñado y construido para recibir mantenimiento en el espacio. Y en 1993 se proyectó la primera misión, que se centró en “ponerle anteojos” al Hubble. En una caminata espacial, en la que se jugaba la reputación de la NASA y de la Agencia Espacial Europea, los astronautas cambiaron algunos instrumentos e instalaron un módulo óptico para arreglar el error.

“A partir de ahí el Hubble empezó a funcionar como correspondía —dice Donzelli—. Antes estuvo dando vueltas, haciendo lo que podía”.

A la primera misión, le siguieron otras cuatro. Entre las tareas principales estuvo la colocación de cámaras que aportaron definición a las imágenes, el reemplazo de aparatos, la instalación de nuevos paneles solares y el arreglo de distintos instrumentos. El último gran service del telescopio fue en 2009.

Daniel Golombek —hermano del reconocido biólogo, Diego Golombek, quien como muchos científicos y científicas también compartió su conocimiento en envíos anteriores de Por qué da vueltas la rueda— cuenta que la última misión fue la más compleja y ambiciosa. Lo relata en su libro El Telescopio de las estrellas, donde reconstruye la historia del Hubble y sus 30 años de trabajo en el instituto del telescopio espacial.

“Los astronautas no sólo tuvieron que extraer cientos de tornillos, sino que debieron cambiar placas que, como sucede con las que hay dentro de un televisor en el que los distintos elementos están soldados en la base, tenían bordes afilados que podían cortarles los guantes. Uno de los tornillos de una de las manijas se trabó y no había forma de sacarla. Después de muchas deliberaciones y pruebas en la tierra se les indicó a los astronautas que rompieran la manija ‘tironeando’. ‘¿Qué?’ ‘¿Houston, puede repetir la orden?’”, se les escuchó decir.

A veces la opción menos sofisticada puede ser la más efectiva.

En 2018, Internet se llenó de memes del Hubble. Un instrumento que mantiene al telescopio apuntando en la dirección correcta había quedado fuera de servicio y los ingenieros y las ingenieras restablecieron la operación prendiendo y apagando el instrumento. El enfoque resulta familiar para cualquiera: ¿Quién no escuchó alguna vez, de la boca de un empleado o empleada del área de sistemas, la pregunta “¿Lo reiniciaste?”.

“Hace poco, en 2021, se pensó que el Hubble había muerto”, dice Donzelli. “La computadora principal había detectado unos errores y se puso a hibernar. No había manera de reactivar el telescopio. Esto es muy curioso: las computadoras que mantienen al Hubble vivo son muy viejas. De hecho, todos tenemos en el celular una computadora miles de veces más potente que la que controla al Hubble”.

No todos en la NASA están familiarizados con esa tecnología vintage y se encaró un abordaje diferente. Donzelli explica: “Llamaron a ingenieros que habían trabajado en la construcción del Hubble en los 80 y les dijeron ‘vengan a ver este problema porque la gente nueva no conoce cómo funcionan estas computadoras’. Los sacaron de sus casas y los pusieron a hacer cálculos y revisar procedimientos. En unas semanas de trabajo, los jubilados del Hubble encontraron la solución. Los jubilados del Hubble revivieron la máquina”.

Del papelón a la gloria

Misiones al Hubble

Cada semana, el Hubble envía 120 gigabytes de datos que son analizados en todo el mundo. A lo largo de 33 años, muchas imágenes revolucionaron la manera de entender el cosmos. Pero hay una de 1995 que se destaca por retratar casi toda la historia del universo. Nunca antes se había visto algo así.

The Hubble Deep Field es una foto muy inusual que surgió de una idea inusual: apuntar el telescopio hacia un punto negro. “Se elige un campo de observación en el que no se veía ningún objeto brillante. Ese campo de estudio era mínimo. Si extendés el brazo y proyectás un granito de arena en el cielo vas a tener una dimensión del pedacito que el Hubble observó”, grafica Donzelli.

La idea de estudiar “la nada” era riesgosa. La NASA todavía no se recuperaba del papelón histórico que había protagonizado, todavía el Hubble era objeto de burla en los diarios, en la televisión y en las conversaciones cotidianas. “Precisamente por eso —argumenta Donzelli— lo hicieron [la decisión fue del director del Hubble, quien controlaba el 10% del tiempo de observación, el resto era definido por un comité internacional de expertos]. Después de tanta mala noticia, necesitaban algo que causara impacto”.

En el transcurso de 10 días, el telescopio capturó, donde nada se veía, unas 3.000 galaxias en distintas etapas de evolución.

El experimento se repitió años después detectando galaxias todavía más tempranas. “Hoy se estima que el universo tiene unos 14.500/15.000 milllones de años. Las galaxias que observó el Hubble están a unos 13.800 millones de años luz, eso quiere decir que tienen más o menos esa edad. Entonces, son galaxias que se formaron apenas mil millones de años después del Big Bang”, dice Donzelli. Y enseguida clarifica: “Si el universo tuviera 100 años, estas galaxias nacieron cuando el universo tenía apenas seis”. Algo así como la infancia del cosmos.

¿Para qué sirve el Hubble?

Telescopio Hubble

¿De qué se alimenta la curiosidad de estudiar lo que está más allá de nuestro planeta? ¿Por qué se dedica tanto tiempo y tanta plata a entender el universo? ¿Para qué?

Para empezar a responder, Donzelli pone el foco en los artículos publicados en revistas científicas de primer nivel. “Los artículos con datos del telescopio Hubble generan 15 veces más citas que los artículos con datos de grandes telescopios terrestres. 15 veces más artículos —repite, con un razonamiento que va hacia algún lugar difícil de precisar para quien escucha— pero el Hubble costó, o todavía cuesta —sigue—, 100 veces más que los telescopios terrestres. Lo que en términos capitalistas o productivos no valdría la pena, ¿no es cierto? Pero entonces uno se pregunta por qué un país como Estados Unidos invierte en estas cosas. Lo hace por el impacto indirecto que tienen estos proyectos en otros ámbitos: la medicina, la informática, la electrónica, etc.”.

Muchos de los dispositivos tecnológicos que usamos todos los días, muchos de los procedimientos médicos a los que nos sometemos (“Un punto luminoso en medio de un fondo difuso en una imagen puede ser una estrella en formación o el comienzo de un tumor en un tejido humano, para estudiar es posible usar las mismas herramientas”, escribió Daniel Golombek) tienen su antecedente en proyectos como el Hubble.

“Además —agrega Donzelli— hay una cuestión muy simple e inherente a nuestra naturaleza. Somos curiosos. Nos preguntamos cosas y buscamos respuestas. Porque sí, simplemente por eso. Pero a mí me encanta dar este ejemplo a mis estudiantes: Tycho Brahe era un astrónomo. También, un astrólogo de la corte dinamarquesa. El tipo curraba con los horóscopos pero se hacía pagar por el rey instrumentos muy, muy, sofisticados. La verdad es que nadie entendía, tampoco hoy se entiende, qué hacía un tipo en la terraza de un castillo en Dinamarca observando la posición de Marte, de Júpiter o de Saturno [todavía no existían los telescopios]. Pero él llevaba una bitácora que lo acompañó durante toda su vida. ¿A manos de quién llegó esta bitácora? A las del astrónomo y matemático alemán Johannes Kepler, el autor de las tres leyes de Kepler que se estudian en el secundario. Y estas leyes, a su vez, fueron el puntapié para que Isaac Newton [el de la manzana] determine su famosa teoría de la gravitación. ¡Fijate la cadena de sucesos que crea este tipo! Y de eso se trata: una línea continua en el tiempo con un montón de personas investigando y haciendo cosas que en principio no tienen sentido, hasta que llega un genio o varios y juntan todo eso y sorprenden a la humanidad, allá por el 1600, en 1995 con el Hubble o en 2021, con el telescopio Webb [el más potente jamás construido], que no sabemos lo que traerá”.