Por Armando Mudrik

El año pasado, los astrónomos captaron un sorprendente “destello” de luz (más precisamente de rayos gamma) procedente de la galaxia más lejana respecto de la Tierra conocida como: GN-z11.

Según la distancia estimada respecto del Sol, la galaxia GN-z11 es un objeto que se habría formado apenas 400 millones de años después del Big Bang. 

El equipo de investigadores que observaron el fenómeno, tras descartar otras posibilidades, propuso que el destello que habían registrado estaba ligado a los últimos momentos de una estrella de esa galaxia. Por lo tanto, el evento sería el caso más temprano de muerte estelar conocido en el universo. 

De eso se trataría el fenómeno físico observado por los astrónomos, suponiendo que la luz hubiese procedido de una estrella. Pero dos estudios publicados el último 4 de octubre en la revista científica Nature Astronomy sostienen que lo que se observó no fue un fenómeno natural, sino el paso fortuito de un objeto fabricado por el hombre y puesto en órbita en torno a la Tierra.

Lo que parecía un golpe de suerte -el descubrimiento de una eventual fuente de rayos gamma en la galaxia GN-z11, la más lejana conocida, podría ser, en cambio, el destello de desechos espaciales que surcan el cielo. Como alertan algunos especialistas y la misma Unión Astronómica Internacional, a medida que los satélites copen las órbitas bajas de la Tierra, este tipo de eventos podrían llegar a ser más comunes de lo que se considera. Por lo tanto, la discusión quedó abierta ¿vieron los astrónomos una estrella lejana y moribunda? ¿O solo fue un satélite artificial?

El flash

Linhua Jiang (astrofísico de la Universidad de Pekín, China) dirigió el equipo que observó en el espectro de luz infrarroja cercana la remota galaxia GN-z11, utilizando el instrumento denominado Espectrómetro multi-objeto para la exploración infrarroja (MOSFIRE) del telescopio Keck I localizado en Hawai.

La galaxia GN-z11 tiene un brillo tan débil que el equipo tenía previsto combinar más de 100 imágenes antes de analizar su espectro. Pero durante una de estas exposiciones individuales, que duró 179 segundos, sucedió algo singular. Una fuente de luz brillante cruzó la rendija del Espectrómetro, aparentemente justo en la dirección correspondiente al centro de la galaxia. El equipo de Jiang comprobó si otros objetos cercanos en el cielo a GN-z11 podrían haber obstaculizado sus observaciones esa noche, con la intención de descartar que el fenómeno observado fuera intrínseco a la galaxia. Pero al no encontrar nada concluyeron que habían registrado la emisión en el rango de luz ultravioleta de una larga “explosión” de rayos gamma (conocido en astronomía simplemente como GRB, por sus siglas en inglés). Lo que en concreto sería la contraparte observada de la violenta destrucción de una de las primeras estrellas del universo.

La figura muestra arriba, una imagen de GN-z11, la galaxia más lejana conocida. Abajo vemos el espectro de la galaxia donde se señala en verde dos bandas de emisión de radiación electromagnética del carbono ionizado, un elemento que no podría existir a menos que una generación anterior de estrellas lo hubiera forjado ya en sus núcleos. La luz o energía correspondiente a estas líneas de emisión se emiten en longitudes de onda ultravioleta, pero como al viajar por el universo en expansión, la longitud de la onda se alarga (efecto Doppler), el telescopio Keck I la observa en el rango de la radiación infrarroja). Crédito: Kashikawa et al. , Universidad de Tokio.

 

Esta ilustración muestra el tipo más común de “explosión” de rayos gamma o GRB que se cree se produce cuando una estrella masiva colapsa, forma un agujero negro y lanza chorros de partículas hacia el exterior a casi la velocidad de la luz. Crédito: NASA/GSFC.

Sin embargo, este descubrimiento tiene sus curiosidades. Por un lado, el espectro no era el que cabría esperar de un fenómeno de GRB, aunque podría seguir estando dentro del ámbito de lo físicamente posible. Más curioso aún es la increíble suerte que habría tenido el equipo, pues, basándose en la tasa estimada de formación estelar de la galaxia GN-z11, teóricamente esta debería albergar entre 1 y 200 GRBs cada millón de años. La probabilidad de que el equipo de Jiang hubiese captado uno de ellos durante una de sus exposiciones era de 1 entre 10.000 millones.

¿Cuáles son las posibilidades?

Inmediatamente después de la publicación del estudio realizado por el equipo en Nature, otros astrónomos profesionales comenzaron a subir al repositorio de artículos preimpresos de astronomía Cornell University, donde se difunden artículos antes de ser publicados por una revista científica y por lo tanto no han tenido la etapa de revisión de pares) documentos teóricos que examinaban la conclusión de haber registrado un evento físicamente tan improbable. Es que a los científicos no les gustan las casualidades, suenan físicamente difíciles de observar. Prefieren las cosas repetibles y comprobables. Eso no quiere decir que no ocurran cosas improbables. Pero cuando algo con una probabilidad casi nula de ocurrir realmente se produce, los científicos suelen pensar en la posibilidad de que ese tipo de observaciones no sean tan raras, después de todo.

Charles Steinhardt (físico del Cosmic Dawn Center de Dinamarca) se puso a pensar qué era lo que posiblemente se había entendido mal para proponer que un fenómeno de GRB había sido observado en GN-z11. Y mientras Steinhardt hablaba del polémico descubrimiento con sus colegas del instituto, se dio cuenta de que, de hecho, la probabilidad de haber encontrado un GRB en esa galaxia era tan baja que otras cosas realmente improbables podrían ser, de hecho, más probables.

Junto con sus colegas, Steinhardt publicó en enero en el sitio de preimpresos arXiv, que el destello podría haber sido un objeto fabricado por el hombre que se encontraba en órbita alrededor de la Tierra. Por “muy improbable que fuera”, argumentaba: “aún merecía la pena considerarlo”. Ya habiendo atravesado el proceso de revisión a cargo de especialistas, este artículo apareció publicado en octubre de este año en la revista Nature Astronomy’ s Matter Arising.

Un mes después, Michał Michałowski (de la Universidad Adam Mickiewicz, de Polonia) y otros colegas, publicaron también en arXiv que habían encontrado el objeto que pudo haberse interpuesto en el camino entre la Tierra y GN-z11 en aquel momento, generando el destello ultravioleta observado: la etapa superior Breeze-M de un cohete ruso Proton. Su artículo también apareció publicado en octubre en la prestigiosa Nature Astronomy.

Un cohete ruso Proton-M llega para su lanzamiento al cosmódromo. Una vez que el cohete alcanza la órbita terrestre denominada baja (entre los 150 y 2.000 km de altura), la etapa superior del cohete o Breeze M, situada bajo la punta, proporciona el impulso adicional necesario para elevar un satélite a la lejana órbita geoestacionaria (a 35.786 km de la superficie). Una vez utilizado, el cohete permanece durante un tiempo en una órbita muy elíptica alrededor de la Tierra. Crédito: Alex Lane / Flickr / CC BY-SA 2.0.

Los cálculos realizados por el equipo polaco liderado por Michałowski, muestran que el citado cohete propulsor atravesó la rendija del Espectrómetro del telescopio Keck I que cubría la región de cielo donde se encuentra la lejana galaxia GN-z11.

En contraste, según lo que se sabe, el equipo de Jiang conocía exactamente este cohete; y además habían utilizado un sitio web muy popular entre los astrónomos aficionados, calsky.com, para calcular su trayectoria. Habían estimado que pasaba fuera del campo de visión del telescopio.

CalSky.com era un sitio web realmente útil para determinar cuándo ocurrirían cosas en el cielo (la salida de la Luna, la puesta de Júpiter, el paso de satélites, el cruce de la Estación Espacial Internacional –ISS- por delante de la Luna, entre otras) desde la posición de un determinado observador, pero se cerró en octubre de 2020 por falta de financiación.

Tanto el grupo de Jiang como el de Michałowski intentaron ponerse en contacto con los antiguos propietarios de Calsky, pero sin éxito. No está claro por qué las trayectorias calculadas para el cohete por ambos grupos de investigadores difieren en varios minutos de arco. Sin embargo, Michałowski aseguró que la culpa del “destello” registrado por Jiang reside en este circunstancial y molesto satélite artificial generado por una pieza de cohete desechada. Añadió que, además de su propio software, se utilizaron tres paquetes de software para el cálculo de las órbitas de satélites que están disponibles públicamente: JPL Horizons, OREKIT y SkyField. Las órbitas obtenidas luego de recurrir a estos paquetes coinciden con los cálculos de Michałowski con una precisión de 0,1 km, lo que equivale a 1,5 segundos de arco de cielo; una distancia aparente muy pequeña si tenemos en cuenta que, por ejemplo, el diámetro del disco lunar observado en el cielo es de aproximadamente 30 minutos de arco.

Aunque el equipo de Jiang respondió a los estudios recién publicados manteniendo la validez de sus resultados, también aclaró que nunca afirmó de manera concluyente que el destello fuera un GRB; sino que solo habían informado de este evento y que proporcionaron una interpretación plausible.

Interferencias de satélites

Este no fue el primer incidente de un objeto creado por la industria aeroespacial que es interpretado como un fenómeno natural o puramente astronómico. A mediados de la década de 1980, la revista de divulgación Sky & Telescope informó sobre varios observadores que habían registrado “misteriosos” y repetidos destellos en la constelación de Perseo. Finalmente, los astrónomos determinaron que el fenómeno que finalmente fue llamado «Perseus Flasher» era, de hecho, simplemente destellos de eventuales reflejos de luz solar en satélites.

Por cómo viene la mano, tampoco será ésta la última interferencia artificial observada en los cielos, ni mucho menos. El material tecnológico en órbita en torno a la Tierra está aumentando exponencialmente. Lo más notable, registrado no solo por especialistas sino también por legos u observadores casuales del cielo, ha sido la red de satélites artificiales Starlink, que finalmente estará constituida por más de 12.000 satélites en órbita terrestre baja.

Esta situación, a pesar de los avances tecnológicos en astronomía, generará cada vez más dificultades en las observaciones, y hasta incluso se estima bloquearán el campo de grandes telescopios en la Tierra, a medida que los satélites y los desechos espaciales surquen con más frecuencia el cielo.

 

El lunes 18 de noviembre por la mañana temprano, Cliff Johnson (de la Northwestern University, de Estados Unidos) y sus colegas tomaron esta famosa imagen utilizando la Cámara de Energía Oscura del Telescopio de cuatro metros del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo, en Chile. Las estelas que se distinguen en la imagen corresponden a 19 satélites Starlink recientemente lanzados que cruzaron el campo del telescopio durante los seis minutos de exposición. Crédito: CTIO/ NOIRLab / NSF / AURA / DECam DELVE Survey.

Pero han surgido algunas herramientas con las cuales lidiar con este molesto problema para los astrónomos. En ese sentido, Jonathan McDowell (del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian, en Estados Unidos) ha dirigido un equipo de desarrollo de software y bases de datos, incluida una versión «más robusta» de Calsky.com, que ayudará a los astrónomos a afrontar esta dificultad generado por la etapa contemporánea de las prácticas privadas del sector aeroespacial.

Asimismo, los astrónomos también podrán utilizar este software en casos como el del “destello” de GN-z11, para determinar si un satélite u otros desechos espaciales han interferido con una observación difícil de explicar en términos de fenómenos físicos del universo.

Pero este software desarrollado por McDowell no es una solución para todo este gran problema. Si las órbitas terrestres bajas agotan su disponibilidad, resultará difícil para los telescopios en tierra evitar los satélites. Y lo que es más preocupante para el campo de la astronomía observacional y para las grandes inversiones internacionales en estos proyectos, es la situación de que sea posible que un satélite interfiera en una observación sin que los astrónomos lo sepan. Un satélite y una fuente astronómica de fondo son particularmente difíciles de separar en el caso de los eventos transitorios detectados espectroscópicamente, como lo que parece ser el caso del supuesto fenómeno de GRB en la galaxia GN-z11.

Esta situación plantea nuevos desafíos para la producción de conocimiento astronómico. En particular, en el sentido de que cada artículo que se escriba con aportes desde la astronomía observacional va a tener que plantear la pregunta: ¿esto es un fenómeno natural?, ¿es el registro del tránsito de un satélite? El problema es que, como vimos en esta nota, no siempre va a ser posible saberlo a ciencia cierta, y una duda de éste tipo no es aceptable para el avance científico.

 

Fuentes:
Jiang, L., Kashikawa, N., Wang, S. et al. Evidence for GN-z11 as a luminous galaxy at redshift 10.957. Nat Astron 5, 256–261 (2021).
Jiang, L., Wang, S., Zhang, B. et al. A possible bright ultraviolet flash from a galaxy at redshift z ≈ 11. Nat Astron 5, 262–267 (2021).
Michałowski, M.J., Kamiński, K., Kamińska, M.K. et al. GN-z11-flash from a man-made satellite not a gamma-ray burst at redshift 11. Nat Astron 5, 995–997 (2021).
Steinhardt, C.L., Andersen, M.I., Brammer, G.B. et al. A more probable explanation for a continuum flash towards a redshift ≈ 11 galaxy. Nat Astron 5, 993–994 (2021).
IUA Statement on satellite constellations
Understanding the impact of satellite constellation on astronomy
Satellite Constellations