Otro planeta: Multicancha en el observatorio ALMA, Chile por Benjamín Murúa Arquitectos

Nota: El siguiente artículo es una traducción del artículo original de Alejandra Celedón, publicado el 6 de octubre de 2023 en The Architectural Review: https://www.architectural-review.com/buildings/alma-sports-hall

El Observatorio ALMA  Atacama Large Millimeter/submillimeter Array está a unos 50 kilómetros al este de San Pedro de Atacama, en el norte de Chile: uno de los lugares más secos de la Tierra. A 5050 metros sobre el nivel del mar, 66 antenas de alta precisión funcionan como un radiotelescopio y capturan datos de cualquier punto desde muchas perspectivas diferentes. Un cerebro gigante con 66 ojos recopila datos en la computadora no militar más potente del mundo. Fue una colaboración global única: instituciones de tres continentes (América del Norte, Asia y Europa) están detrás de la iniciativa. Chile es el anfitrión para monitorear el cielo. La construcción del telescopio y las instalaciones que respaldan su operación fue posible gracias al esfuerzo conjunto de más de 20 países, y más de 10 nacionalidades están representadas entre la población de ingenieros, científicos y astrónomos, así como técnicos, personal de mantenimiento y trabajadores de servicios. En 2003 se colocó la primera piedra del mayor proyecto astronómico jamás desarrollado, y el proyecto se inauguró oficialmente una década después.

ALMA propone un modelo de colaboración e investigación, trabajando en un modelo de concesión de uso de suelo público, lo que significa que después de 50 años terminará su función y dejará un rastro mínimo, a diferencia de otras actividades en el desierto como la minería, que refuerzan explotación del suelo por parte de privados; La mina Salar de Atacama, la reserva de litio más extensa de propiedad privada, es visible a lo lejos desde el campamento del observatorio. Pero en otros aspectos, el complejo del observatorio todavía recuerda la tradición de los asentamientos mineros del norte de Chile que surgieron en medio del desierto e incluían escuelas, iglesias, piscinas y otras instalaciones, como los pueblos de extracción de salitre María Elena y el abandonado Humberstone. El campamento base de ALMA, a sólo 30 kilómetros del observatorio y a 2900 metros sobre el nivel del mar, puede que no incluya escuelas ni iglesias, pero sí cuenta con un spa, una piscina, una zona para asados y, en su incorporación más reciente, una multicancha deportiva con gimnasio.

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El techo inflable enlaza con una tradición de estructuras neumáticas del siglo XX en Chile, desde las aulas neumáticas de la década de 1980 dirigidas por Juan Baixas en la Universidad Cátolica de Valparaíso hasta las arquitecturas inflables de Smiljan Radić, como el patio techado del Museo Precolombino en 2014, el pabellón inflable con forma de burbuja utilizado durante la Semana de la Moda de Londres en 2021 y 2022, y el gran auditorio temporal para la Bienal Chilena de Arquitectura y Urbanismo en Santiago a principios de este año.

La construcción realizó una operación transterritorial: cada material procedía de un rincón diferente del planeta. Trabajadores de diferentes ciudades y pueblos del norte de Chile y Bolivia construyeron el proyecto durante unas 200.000 horas. Las 20 vigas laminadas procedentes del sur de Chile pesaban en total unas 20 toneladas y fueron montadas mediante grúas. La tecnología de la estructura neumática provino de Alemania, y sus instaladores del Perú, en un esfuerzo conjunto e internacional. El edificio empujó a la arquitectura hacia territorios incómodos y desconocidos, y el equipo de construcción tuvo que reaccionar y adaptar varios procesos de ingeniería a lo largo del camino; la obra superó el desafío de construir en un sitio remoto, a gran altura, con vientos extremos, terreno difícil, poco oxígeno y una pandemia en medio del proceso. A 3.000 m sobre el nivel del mar, los 1.700 m3 de hormigón tuvieron que calentarse para fraguar y la falta de humedad provocó grietas: fue necesario riego automático para garantizar la compactación. Las vigas llegaron al sitio pero estuvieron almacenadas durante casi un año antes de ser instaladas debido al cierre por la pandemia, lo que provocó curvaturas y deformaciones que debieron corregirse. La membrana de PVC no podía estar en contacto con las vigas de madera por riesgo de desgaste, por lo que un carril de acero unido a las vigas mediante 35.000 placas de hierro distribuidas debían guiar la membrana.

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El proyecto es una multicancha: cancha es una palabra quechua empleada en Chile para referirse a la cancha o marco del terreno donde se practican deportes. Quiere decir: recinto, enrejado, espacio destinado a deportes o espectáculos específicos, demarcado con tiza para delinear el juego. Una cancha materializa una aspiración de larga data de los trabajadores del observatorio y fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos “como una forma de promover el bienestar del personal”. En su propuesta para la Bibliothèque Nationale de France en 1989, Bernard Tschumi propuso que el intelectual del siglo XXI también debe ser deportista, e incorporó una pista de atletismo en su diseño para la biblioteca. La gran escala de la multicancha de ALMA hace una afirmación similar. Hay una cancha en cada barrio y en cada pueblo de Chile; delimitado con tiza, marcado con ladrillos, vallado, con o sin luces, es el lugar de encuentro diario, de construcción colectiva, de celebración y de encuentro. En esos espacios se desarrolla la vida comunitaria cotidiana y, según los trabajadores, la multicancha de ALMA no es la excepción.

El aire es más fino y transparente en el desierto de Atacama, lo que permite una observación espacial más precisa. Las antenas dibujan el tramo desde la Tierra hasta el cielo; Al medir esa distancia, estudia el universo que permanece oculto a nuestros ojos pero que se vuelve visible a la longitud de las ondas de radio. Ni completamente por encima ni por debajo de la línea del horizonte, el proyecto refuerza la intersección del desierto con este cielo, hundiéndose y atravesando capas geológicas. El desierto hace visibles épocas en los diferentes suelos, diferencias sedimentarias y sutiles cambios de color. Alrededor del campamento base, barrancos formados por el agua que proviene de las montañas durante el invierno altiplano ocultan la vida a la vista humana: musgos invisibles, minerales ocultos (desde salitre hasta litio), salinas y tapetes microbianos. El paisaje aparentemente inerte (piedra, nube, grieta, liquen) contiene los orígenes mismos de la vida en el planeta. El documental chileno de 2010 Nostalgia de la Luz narra dos búsquedas paralelas realizadas en el desierto de Atacama: una de astrónomos que buscan respuestas sobre la historia del cosmos en el cielo, y otra de mujeres que buscan restos de a sus familiares desaparecidos en el terreno, asesinados por el régimen de Pinochet. Han pasado cincuenta años del golpe militar y ninguna de estas búsquedas se ha agotado.

Observaciones de ALMA revelan amanecer de formación planetaria

Un equipo internacional de investigación utilizó el poder del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar los inicios de la formación de planetas. Dirigido por el profesor asistente de proyecto, Satoshi Ohashi, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), el equipo enfocó su estudio en una protoestrella llamada DG Taurus (DG Tau), la que mostró un disco protoplanetario liso e impecable, revelando las condiciones existentes justo antes de que planetas comiencen a formarse.

La comunidad científica cree que los planetas surgen del polvo y gas interestelar en el disco circundante de una protoestrella. Sin embargo, el inicio de este proceso transformador sigue siendo enigmático. Si bien muchos discos observados con ALMA muestran estructuras en forma de anillos, lo que sugiere la presencia de planetas, ha sido difícil encontrar un disco prístino sin tales indicadores.

Las observaciones de DG Tau, una protoestrella relativamente joven, han supuesto un gran avance. Utilizando ALMA, el equipo detectó un disco uniformemente liso, desprovisto de los patrones de anillos característicos que a menudo se encuentran en las protoestrellas más antiguas. Esta observación subraya la creencia de que DG Tau podría estar al borde de la formación de un planeta. Descifrar los orígenes de planetas similares a la Tierra es fundamental para comprender los inicios de la vida.

Ampliando su investigación, el equipo observó el disco en diferentes longitudes de onda, obteniendo información sobre el tamaño y la distribución del polvo. Los hallazgos sugieren curiosamente que las regiones exteriores del disco son el posible punto de partida para la formación de planetas, desafiando las creencias previas de que el disco interior fue el punto inicial. En particular, la capainterna del disco exhibió una alta proporción de polvo – gas, lo que sugiere que el disco está listo para una pronta formación de planetas.

«Hasta ahora, ALMA ha logrado capturar una amplia variedad de estructuras de discos y ha revelado la existencia de planetas. Por otro lado, para responder a la pregunta: ‘¿Cómo comienza la formación de planetas?’, es importante observar un disco liso sin señales de formación de planetas. Creemos que este estudio es muy importante porque revela las condiciones iniciales para la formación planetaria», comentó el profesor Satoshi Ohashi sobre la importancia de este hallazgo.

Información adicional

Esta investigación fue publicada en el Astrophysical Journal el 28 de agosto de 2023, como «Enriquecimiento de polvo y crecimiento de granos en un disco liso alrededor de la protoestrella DG Tau revelado por observaciones de frecuencia de bandas triples de ALMA» [Dust Enrichment and Grain Growth in a Smooth Disk around the DG Tau Protostar Revealed by ALMA Triple Bands Frequency Observations] (DOI: 10.3847/1538-4357/ace9b9).

Este proyecto también cuenta con el apoyo de subvenciones de la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (KAKENHI: Nos. JP18H05441, JP19K23469, JP20K04017, JP20K14533, JP20H00182, JP22H01275, JP23H01227), el proyecto pionero de RIKEN sobre la evolución de la materia en el Universe, la subvención DFG «INSIDE: The INNER Regions of protoplanetary disks: SImulations and obsErvations» (proyecto nº 465962023), el programa de investigación e innovación EC H2020 para el proyecto «Astro-Chemical Origins» (ACO, nº 811312) y el PRIN-MUR 2020 MUR BEYOND-2p (Astroquímica más allá de los elementos del segundo periodo, Prot. 2020AFB3FX).

El Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), socio de ALMA en representación de Asia del Este, publicó el comunicado de prensa original.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación de ESO, la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus Estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (NSTC) en Taiwán y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus Estados miembros, por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), administrado por Associated Universities, Inc. (AUI) en nombre de América del Norte, y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia Oriental. El Joint ALMA Observatory (JAO) proporciona el liderazgo unificado y la gestión de la construcción, puesta en marcha y operación de ALMA.

 

Imágenes

Imágenes de ALMA de alta resolución del disco protoplanetario que rodea a DG Taurus en una longitud de onda de 1,3 mm. La apariencia suave, sin estructuras en forma de anillos, indica una fase poco anterior a la formación de planetas. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi, et al.
Imágenes de ALMA de alta resolución del disco protoplanetario que rodea a DG Taurus en una longitud de onda de 1,3 mm. La apariencia suave, sin estructuras en forma de anillos, indica una fase poco anterior a la formación de planetas. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi, et al.
El panel superior muestra los mapas de intensidad de las ondas de radio del disco DG Tau en tres longitudes de onda: 0,87 mm, 1,3 mm y 3,1 mm. Junto a estos están los mapas de intensidad de polarización para longitudes de onda de 0,87 mm y 3,1 mm, que muestran las ondas de radio dispersadas por el polvo. El panel inferior presenta la simulación óptima, alineada con los resultados observados. Esta visión multifacética ofrece una comprensión más profunda de los procesos que tienen lugar en el disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi, et al.
El panel superior muestra los mapas de intensidad de las ondas de radio del disco DG Tau en tres longitudes de onda: 0,87 mm, 1,3 mm y 3,1 mm. Junto a estos están los mapas de intensidad de polarización para longitudes de onda de 0,87 mm y 3,1 mm, que muestran las ondas de radio dispersadas por el polvo. El panel inferior presenta la simulación óptima, alineada con los resultados observados. Esta visión multifacética ofrece una comprensión más profunda de los procesos que tienen lugar en el disco. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), S. Ohashi, et al.

La detección más lejana del campo magnético de una galaxia

Utilizando el conjunto de antenas ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), un equipo científico ha detectado el campo magnético de una galaxia tan lejana que su luz ha tardado más de 11.000 millones de años en llegar hasta nosotros: la vemos como era cuando el Universo tenía solo 2.500 millones de años. El resultado proporciona pistas vitales sobre cómo surgieron los campos magnéticos de galaxias como nuestra propia Vía Láctea.

En el Universo hay muchos cuerpos astronómicos que cuentan con campos magnéticos, ya sean planetas, estrellas o galaxias. «Muchas personas podrían no ser conscientes de que toda nuestra galaxia y otras galaxias están entrelazadas por campos magnéticos que abarcan decenas de miles de años luz«, declara James Geach, profesor de astrofísica en la Universidad de Hertfordshire (Reino Unido) y autor principal del estudio publicado hoy en la revista Nature.

«En realidad, a pesar de ser bastante importantes por cómo influyen en la evolución de las galaxias, sabemos muy poco sobre cómo se forman estos campos«, agrega Enrique López Rodríguez, investigador de la Universidad de Stanford (Estados Unidos), que también participó en el estudio. No queda claro ni en qué momento de la vida temprana del Universo ni con qué rapidez se forman los campos magnéticos en las galaxias, ya que hasta ahora la comunidad astronómica solo ha mapeado los campos magnéticos de galaxias cercanas a nosotros.

Utilizando ALMA, Geach y su equipo han descubierto un campo magnético completamente formado en una galaxia distante, similar en estructura a lo que se observa en galaxias cercanas. El campo es aproximadamente 1000 veces más débil que el campo magnético de la Tierra, pero se extiende a lo largo de más de 16.000 años luz.

«Este descubrimiento nos da nuevas pistas sobre cómo se forman los campos magnéticos a escala galáctica«, explica Geach. Observar un campo magnético completamente desarrollado tan temprano en la historia del Universo indica que los campos magnéticos que abarcan galaxias enteras pueden formarse rápidamente mientras las galaxias jóvenes aún están creciendo.

El equipo cree que la intensa formación estelar en el Universo temprano podría haber jugado un papel en la aceleración del desarrollo de los campos. Además, estos campos pueden a su vez influir en cómo se formarán las generaciones posteriores de estrellas. El coautor y astrónomo del Observatorio Europeo Austral (ESO), Rob Ivison, afirma que el descubrimiento abre «una nueva ventana al funcionamiento interno de las galaxias, porque los campos magnéticos están vinculados al material que está formando nuevas estrellas«.

Para llevar a cabo esta detección, el equipo buscó la luz emitida por los granos de polvo de una galaxia distante, 9io9 [1]. Las galaxias están plagadas de granos de polvo y cuando hay un campo magnético presente, los granos tienden a alinearse y la luz que emiten se polariza. Esto significa que las ondas de luz oscilan a lo largo de una dirección preferida en lugar de al azar. Cuando ALMA detectó y mapeó una señal polarizada proveniente de 9io9, se confirmó por primera vez la presencia de un campo magnético en una galaxia muy distante.

«Ningún otro telescopio podría haberlo logrado«, afirma Geach. Se espera que, con esta y con futuras observaciones de campos magnéticos distantes, pueda empezar a desentrañarse el misterio de cómo se forman estas características galácticas tan importantes.

Notas

[1] 9io9 fue descubierta durante el desarrollo de un proyecto de ciencia ciudadana. El descubrimiento se llevó a cabo en el año 2014, en colaboración con los espectadores del programa de televisión británico de la BBC “Stargazing Live”, cuando a lo largo de tres noches se le pidió a la audiencia que examinara millones de imágenes en busca de galaxias distantes.

Información adicional

Esta investigación se ha presentado en un artículo publicado en la revista Nature.

El equipo está formado por J. E. Geach (Centro de Investigación en Astrofísica, Escuela de Física, Ingeniería y Ciencias de la Computación, Universidad de Hertfordshire, Reino Unido [Hertfordshire]); E. López-Rodríguez (Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología, Universidad de Stanford, EE.UU.); M. J. Doherty (Hertfordshire); Jianhang Chen (Observatorio Europeo Austral, Garching, Alemania [ESO]); R. J. Ivison (ESO); G. J. Bendo (Sede Central Regional de ALMA en Reino Unido, Centro de Astrofísica Jodrell Bank, Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Mánchester, Reino Unido); S. Dye (Escuela de Física y Astronomía, Universidad de Nottingham, Reino Unido); y K. E. K. Coppin (Hertfordshire).

El comunicado de prensa original fue publicado por el Observatorio Europeo Austral (ESO), socio de ALMA en nombre de Europa.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación de ESO, la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus Estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (NSTC) en Taiwán y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus Estados miembros, por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO), administrado por Associated Universities, Inc. (AUI) en nombre de América del Norte, y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia Oriental. El Joint ALMA Observatory (JAO) proporciona el liderazgo unificado y la gestión de la construcción, puesta en marcha y operación de ALMA.

Imágenes

Esta imagen, que muestra la orientación del campo magnético en la galaxia distante 9io9 (vista aquí cuando el universo tenía solo el 20% de su edad actual), es la detección más lejana hecha hasta el momento del campo magnético de una galaxia. Las observaciones se realizaron con el conjunto de antenas ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), del que ESO es socio. De algún modo, los granos de polvo de 9io9 se alinean con el campo magnético de la galaxia, por lo que emiten luz polarizada (esto significa que las ondas de luz oscilan a lo largo de una dirección preferente en lugar de al azar). ALMA detectó esta señal de polarización, a partir de la cual los astrónomos y astrónomas del equipo pudieron calcular la orientación del campo magnético, que en la imagen de ALMA se muestran como líneas curvas superpuestas. Debido a que la señal de luz polarizada emitida por el polvo alineado magnéticamente en 9io9 era extremadamente débil (representando solo el uno por ciento del brillo total de la galaxia), utilizaron un ingenioso truco de la naturaleza para ayudarles a obtener este resultado. El equipo se aprovechó del hecho de que, pese a que 9io9 se encuentra muy alejada de nosotros, había sido magnificada a través de un proceso conocido como lente gravitacional. Esto ocurre cuando la luz de una galaxia distante, en este caso 9io9, aparece más brillante y distorsionada a medida que se dobla por la gravedad de un objeto muy grande que, desde nuestro punto de observadores, se encuentra en primer plano. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J. Geach et al.
Esta imagen, que muestra la orientación del campo magnético en la galaxia distante 9io9 (vista aquí cuando el Universo tenía solo el 20% de su edad actual), es la detección más lejana hecha hasta el momento del campo magnético de una galaxia. Las observaciones se realizaron con el conjunto de antenas de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). De algún modo, los granos de polvo de 9io9 se alinean con el campo magnético de la galaxia, por lo que emiten luz polarizada (esto significa que las ondas de luz oscilan a lo largo de una dirección preferente en lugar de al azar). ALMA detectó esta señal de polarización, a partir de la cual los astrónomos y astrónomas del equipo pudieron calcular la orientación del campo magnético, que en la imagen de ALMA se muestran como líneas curvas superpuestas. Debido a que la señal de luz polarizada emitida por el polvo alineado magnéticamente en 9io9 era extremadamente débil (representando solo el uno por ciento del brillo total de la galaxia), utilizaron un ingenioso truco de la naturaleza para ayudarles a obtener este resultado. El equipo se aprovechó del hecho de que, pese a que 9io9 se encuentra muy alejada de nosotros, había sido magnificada a través de un proceso conocido como lente gravitacional. Esto ocurre cuando la luz de una galaxia distante, en este caso 9io9, aparece más brillante y distorsionada a medida que se dobla por la gravedad de un objeto muy grande que, desde nuestro punto de observadores, se encuentra en primer plano. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/J. Geach et al.
Esta imagen infrarroja muestra la galaxia distante 9io9, vista aquí como un arco rojizo curvado alrededor de una galaxia cercana brillante. Esta galaxia cercana actúa como una lente gravitacional: su masa curva el espacio-tiempo a su alrededor, doblando los rayos de luz provenientes de 9io9, al fondo, de ahí su forma distorsionada. Esta vista a color es el resultado de combinar imágenes infrarrojas tomadas con el telescopio VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy, telescopio de sondeo en el visible y el infrarrojo para astronomía) de ESO, en Chile, y el CFHT (Canada France Hawaii Telescope, telescopio Canadá, Francia y Hawái), en Estados Unidos. Crédito: ESO/J. Geach et al.
Esta imagen infrarroja muestra la galaxia distante 9io9, vista aquí como un arco rojizo curvado alrededor de una galaxia cercana brillante. Esta galaxia cercana actúa como una lente gravitacional: su masa curva el espacio-tiempo a su alrededor, doblando los rayos de luz provenientes de 9io9, al fondo, de ahí su forma distorsionada. Esta vista a color es el resultado de combinar imágenes infrarrojas tomadas con el telescopio VISTA (Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy, telescopio de sondeo en el visible y el infrarrojo para astronomía) de ESO, en Chile, y el CFHT (Canada France Hawaii Telescope, telescopio Canadá, Francia y Hawái), en Estados Unidos. Crédito: ESO/J. Geach et al.

Video

Este video nos lleva de viaje desde nuestro hogar en la Vía Láctea a una galaxia muy, muy lejana: 9io9. Utilizando ALMA, un equipo de astrónomos y astrónomas ha detectado recientemente un campo magnético presente en toda la galaxia 9io9, lo que la convierte en la detección más lejana de un campo magnético galáctico. 9io9 está tan lejos que su luz ha tardado más de 11.000 millones de años en llegar a nosotros: lo vemos como era cuando el Universo tenía solo 2.500 millones de años. Primero vemos el cielo nocturno en luz visible y luego, al llegar a 9io9, cambiamos a luz infrarroja. Aquí, la galaxia aparece como un tenue arco rojizo curvado alrededor de una brillante galaxia cercana. Luego vemos la imagen de 9io9 obtenida por ALMA en longitudes de onda milimétricas, con la orientación del campo magnético indicada por curvas superpuestas.
Crédito: ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/DESI/CFHT/N. Risinger (skysurvey.org)/J. Geach et al.

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