Comienza el mayor cartografiado del cosmos

El Observatorio Astrofísico de Javalambre (OAJ) en Teruel acaba de tomar los primeros datos del proyecto J-PAS (Javalambre Physics of the Accelerating Universe Astrophysical Survey), un gran cartografiado tridimensional y sin precedente del cosmos que se prevé llevar a cabo a lo largo de la presente década.

Observará miles de grados cuadrados del cielo con cientos de millones de galaxias y estrellas, con el objetivo último de avanzar en la comprensión de la naturaleza de la energía oscura a través del estudio de la estructura a gran escala del universo.

El proyecto, liderado por el Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA), junto con el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), el Observatorio Nacional de Rio de Janeiro y la Universidad de Sao Paulo, se desarrolla y explota científicamente mediante una colaboración internacional con más de 250 investigadores de 18 países.

Cámara JPCam instalada en el telescopio JST250 del Observatorio Astrofísico de Javalambre. Imagen: CEFCA

Para llevar a cabo el cartografiado, el OAJ cuenta con el telescopio JST250, un «gran angular» de 2.5m de espejo principal, y con la cámara panorámica JPCam que, con más de 1.200 millones de píxeles, es en la actualidad la segunda cámara astronómica más grande del mundo. Además, JPCam integra 56 filtros ópticos únicos en el panorama internacional definidos específicamente para el proyecto, lo que le permite realizar imagen multi-color de grandes zonas del cielo y obtener, en última instancia, información detallada de todos los objetos en el campo de visión. Todo ello hace del “tándem» JPCam-JST250 una máquina capaz de cartografiar el Universo y medir distancias extragalácticas con la precisión necesaria para sus objetivos cosmológicos.

Las primeras observaciones de J-PAS llegan tras un arduo proceso de verificación, puesta a punto y optimización de JPCam en el JST250, llevado a cabo por personal técnico, de ingeniería y de investigación del CEFCA. En primavera de 2023 comenzó la última fase del comisionado, concluida con éxito recientemente tras confirmar que el sistema JPCam-JST250 cumple los requerimientos científico-técnicos inicialmente previstos, destacando su excelente calidad de imagen en todo el campo de visión.

En palabras del Dr. Antonio Marín, subdirector de OAJ y respo­­nsable del proyecto JPCam en CEFCA, «JPCam es un prototipo, en el sentido de que no existe otra cámara igual en el mundo. Los 14 detectores CCD de gran formato que se integran en el instrumento fueron desarrollados específicamente para este proyecto, así como su compleja electrónica de control y el propio sistema de filtros J-PAS». Y añade que por su «altísima complejidad tecnológica», la caracterización, validación y puesta en marcha definitiva de JPCam ha sido un reto que ha requerido nuevos desarrollos de ingeniería durante la fase de comisionado.

Gran volumen de datos

Hasta el momento se han observado los primeros 15 grados cuadrados del cartografiado con los 56 filtros de J-PAS (equivalente a un área de 60 lunas llenas). A pesar de tratarse sólo del inicio, dichos datos ya incluyen información para un millón de estrellas y galaxias.

Comparativa de los datos preliminares de J-PAS con datos espectroscópicos disponibles. La imagen de fondo es una pequeña región de una de las exposiciones de J-PAS. Las gráficas presentan los datos obtenidos en cada uno de los 56 filtros (en color) con respecto a espectros disponibles (en gris) de varias galaxias, dos estrellas y un cuásar. Imagen: CEFCA

Debido a su gran campo de visión, cada imagen de JPCam ocupa 1 GB de datos aproximadamente, pudiendo llegar a tomarse cientos de imágenes cada noche de trabajo. El gran volumen de datos que genera J-PAS hace necesario que el OAJ disponga de un centro de datos específico para su almacenamiento, gestión y calibración.

«El inicio de la toma de datos de J-PAS es un momento muy especial pues estamos aplicando nuestro conocimiento y experiencia multidisciplinar de otros cartografiados del OAJ precursores de J-PAS para garantizar tanto la eficiencia en las observaciones astronómicas como el adecuado procesamiento de la ingente cantidad de imágenes que ello supone», señala el Dr. Héctor Vázquez, responsable del Departamento de Procesado y Archivo de Datos del CEFCA. «El objetivo del CEFCA es siempre proporcionar a la comunidad científica datos de la mayor calidad posible para contribuir así al avance del conocimiento», concluye.

J-PAS proporcionará una visión única del Universo

J-PAS es un proyecto de legado para la comunidad científica internacional llamado a proporcionar una visión única del Universo. Tanto por el tipo como por la cantidad de información que proporcionará para todos y cada uno de los cientos de millones de objetos astronómicos que observará de manera sistemática, abre nuevas expectativas para la investigación en casi todos los campos de la astrofísica.

José Manuel Vílchez, profesor de investigación del IAA-CSIC y miembro del Consejo de Dirección Internacional de la colaboración afirma que «J-PAS proporcionará información única para el estudio del universo multicolor con la cartografía de miles de grados cuadrados del cielo del hemisferio norte. Se trata de un hito científico titánico que avanza el desarrollo que la astrofísica va a experimentar en los próximos años con nuevos y fascinantes descubrimientos. J-PAS constituye un proyecto clave para el IAA-CSIC, en cuyo desarrollo científico contribuye prácticamente en todas las áreas; desde el estudio del Sistema Solar, las estrellas, galaxias y sus cúmulos, hasta las mayores estructuras a gran escala que podemos observar en el cosmos. J-PAS forma parte del proyecto estratégico Severo Ochoa del  IAA-CSIC».

Telescopio JST250 del Observatorio Astrofísico de Javalambre y su instrumento científico JPCam. Crédito: CEFCA

El proyecto J-PAS fue el motor científico para la definición y construcción del OAJ que, desde 2014, pertenece al mapa de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS) del Ministerio de Ciencia e Innovación. Con la puesta en marcha de JPCam, la ICTS OAJ se completa hallándose plenamente operativa.

El inicio de J-PAS constituye, además, un hito fundamental del proyecto ‘Tecnologías avanzadas para la exploración del Universo y sus componentes’ de la convocatoria de Planes Complementarios con Comunidades Autónomas que, dentro del área de Astrofísica y Física de Altas Energías, ejecutan conjuntamente Andalucía, Aragón, Baleares, Cantabria, Cataluña, Madrid y la Comunidad Valenciana con cofinanciación del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, financiado por la Unión Europea – NextGenerationEU.

El CEFCA coordina en Aragón dicho proyecto y cuenta con el Fondo de Inversiones de Teruel para cofinanciar las actividades de I+D+i relacionadas con JPCam y J-PAS. El IAA-CSIC y la UGR coordinan el Plan Complementario en Andalucía.