“Este catálogo será el soporte para la próxima generación de observatorios”

En la actualidad, el equipo de Xavier Barçons desarrolla ‘algoritmos de identificación estadística’, es decir, una identidad aproximada a los 200.000 astros que contiene el catálogo. Este grupo de investigadores, único en España, está muy involucrado en la misión que sustituirá a XXM-Newton. Se trata del proyecto XEUS, un observatorio de rayos X que comprende dos satélites en lugar de uno, y que recogerá los rayos X más energéticos, aquellos que penetran las grandes cantidades de gas y de polvo que suelen rodear las fuentes del Universo.

¿Qué tipo de información ofrece este catálogo de fuentes?

Además de contener más de 200.000 astros (una cifra enorme comparada con la que se tenía hasta ahora), ofrece información astrofísica muy completa, hasta cientos de entradas distintas para cada fuente: la posición en el cielo, cuánto brilla, sus distintos colores o bandas espectrales, etc. Sabemos prácticamente la identidad completa de cada una.

¿Cómo participa vuestro grupo en la misión europea?

El proyecto forma parte de un consorcio europeo llamado Survey Science Center (SSC), seleccionado hace una década por la ESA. Este consorcio está formado por diez centros de toda Europa (el Instituto de Física de Cantabria es uno de ellos), y se encarga de llevar a cabo labores de soporte al XXM-Newton, el observatorio de rayos X que está en órbita desde 1999.

Una parte muy importante en todos los catálogos de fuentes astronómicas se centra en los controles de calidad. Nuestro papel concreto es el desarrollo de una aplicación informática que etiquete dicha calidad en las fuentes. Al encargarnos de detectar fuentes muy débiles y/o galaxias que son muy lejanas, tenemos que asegurarnos siempre de que esas fuentes son reales, que no sean artefactos del detector que utilizamos o del proceso de búsqueda. Si esto lo haces para diez fuentes, enseguida lo consigues. El problema surge cuando se trata, como en este caso, de 200.000 fuentes. Por eso necesitamos procedimientos muy estrictos y automatizados que puedan asegurar la calidad de este catálogo.

¿Cómo es el proceso de catalogación?

Primero trabaja el ordenador y a continuación el experto, que revisa una a una las fuentes. Gracias a la herramienta informática que hemos desarrollado, hemos podido hacer el control de calidad en dos meses, de una forma muy fiable y automatizada. La herramienta ha sido desarrollada principalmente por la investigadora Maite Ceballos, que trabaja en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y es experta en este tema.

Ya existían catálogos de astros, ¿en qué se diferencia éste del resto?

En el tamaño, en la calidad y en la cantidad de información suministrada. El catálogo anterior, construido con el satélite alemán Rosat que voló en los ‘90, contenía entre 50.000 y 60.000 fuentes (apenas una tercera parte del nuestro). Para conseguir esas fuentes hubo que examinar todo el cielo. Nosotros las hemos sacado del 1% del cielo, pero a partir de una observación mucho más profunda.

Además, con este catálogo podemos ver fuentes astronómicas de rayos X que están muy oscurecidas, fuentes que están inmersas dentro de grandes cantidades de gas y de polvo. En ellas, la luz queda obstruida y no la podemos ver salvo con un telescopio capaz de recibir y detectar lo que nosotros llamamos ‘rayos X duros’ o de alta energía. Esto es una propiedad que tiene el observatorio XMM-Newton y que no tenía el Rosat All Sky Survey (RASS).

El catálogo que hemos elaborado tiene muchas más entradas, puede caracterizar mucho mejor cada una de estas fuentes astronómicas de forma individual. Con el satélite Rosat la información que recibíamos era más limitada, mientras que ahora tenemos un contenido astrofísico mucho más potente.

¿Cómo funciona el observatorio XMM-Newton?

Todos los años la ESA saca a concurso la posibilidad de que astrónomos de todo el mundo, particularmente europeos, trabajen con este observatorio. Se reciben muchísimas solicitudes de observación, y un comité de expertos selecciona aquellas que son mejores. La cantidad de solicitudes que recibe XMM-Newton es gigantesca, por lo que sólo se puede seleccionar una de cada ocho o una de cada diez. Por eso, cada vez que XMM-Newton realiza una observación de una parte del cielo, no sólo recoge datos de la fuente astronómica que quiere observar el astrónomo que ha pedido este tiempo de observación, sino que también recopila información de una zona amplia del cielo. Esto es lo que técnicamente se conoce en Astronomía como ‘campo de visión’ de un instrumento. El campo que abarca XMM-Newton equivale más o menos al tamaño de la luna. El catálogo está hecho con los ‘despojos’ de las observaciones que hace XMM-Newton rutinariamente. En la práctica, los datos que recogemos por la telemetría del satélite son procesados por el consorcio SSC, donde los dejamos archivados. Un año después de que se los hayamos entregado al investigador principal, los datos pasan a lo que llamamos ‘propiedad pública’ y cualquiera los puede utilizar. En ese momento ya los hemos procesado y los incluimos en el catálogo. Posteriormente se realizará el control de calidad.

Entonces, el catálogo es público…

Sí, todo el mundo tiene acceso a él. Cuando las fuentes han entrado en el catálogo, el científico que había solicitado esas observaciones ha tenido un año de propiedad privada sobre esos datos. Normalmente, lo que le interesaba al astrónomo de aquella fuente ya lo ha extraído, incluso muchas veces ya existe una publicación científica. Pero lo que normalmente no hace el astrónomo es preocuparse por esas 30, 100 o 150 fuentes que se encuentran alrededor de la suya. Aún así, antes de incluir esta fuente en el catálogo, esperamos siempre el año de propiedad que tiene el astrónomo.

¿Cuáles son las aplicaciones prácticas de un catálogo de fuentes de rayos X?

Diversos grupos de investigación estamos empezando a trabajar en ello. Para darle más explotación científica a este catálogo hay que cruzarlo con otros catálogos de fuentes en otras bandas del espectro. Tenemos que intentar darles un carné de identidad a estas 200.000 fuentes astronómicas, lo cual es muy complicado debido a su dimensión.

Lo segundo que podemos hacer con este catálogo es ver las ‘fuentes raras’. La mayor parte de fuentes de rayos X encontradas siguen un patrón. Pensamos que forman parte de una única familia o de unas pocas familias que ya tenemos preidentificadas. Pero también encontramos, gracias a la amplitud de estos catálogos, fuentes que se separan de este comportamiento, fuentes que son intrínsecamente raras, que no forman parte de ninguna de estas familias. Estas fuentes suelen ser las más interesantes. Pueden dar lugar al conocimiento de nuevas categorías, incluso de nuevos procesos físicos o nuevas situaciones en las que se pueden encontrar. Este catálogo será el soporte para la próxima generación de observatorios, al poder complementar esas propiedades con las que tienen en otras bandas del espectro.

¿En qué se basa la tecnología utilizada?

Es bastante estándar dentro del mundo de la Astronomía. En este proyecto existen dos componentes: uno que está ‘volando’ y otro que está en el segmento terreno. La primera lleva una plataforma sobre la que va montado nuestro instrumento. El telescopio que lleva XMM-Newton tiene una tecnología que hoy en día ya está superada porque se construyó hace 20 años y se diseñó hace 30; y los detectores son todavía muy rudimentarios, pero están bien cualificados para operar en un entorno tan hostil como es el espacio.

En el segmento terreno tenemos la parte de contacto con el satélite, en una de las instalaciones de la ESA en Alemania. Se le dan las órdenes al satélite a través de esta instalación, pero su control final se realiza desde el Centro Europeo de Astrofísica Espacial (ESAC) perteneciente a la ESA, situado en Villafranca del Castillo. Finalmente, el último paso es todo el procesamiento de datos y la preparación para su análisis científico, que es lo que hacemos principalmente en nuestro consorcio SSC, en contacto directo con el centro de Villafranca del Castillo. Participar en este proyecto nos ha permitido que ahora estemos embarcados en otros proyectos más de futuro.

¿Y cuál es el futuro de la Astronomía?

El desarrollo de la instrumentación en Astronomía es esencial. Hace falta tener una instrumentación muy sofisticada y avanzada, capaz de analizar la luz que recibimos, para obtener información astrofísica de los astros que observamos. El diseño y desarrollo de instrumentación astronómica es uno de los objetivos del Programa Nacional de Astronomía y Astrofísica, del cual yo he sido gestor durante años. El problema es que cuesta mucho dinero y esfuerzo. Los investigadores se quedan mucho tiempo en el “dique seco” de producción científica mientras desarrollan un instrumento de este tipo. Ésta es una deriva que hoy está experimentando toda la comunidad astronómica en España. Porque si no estamos en primera línea del diseño y desarrollo de instrumentación astronómica, la ciencia de vanguardia la explotarán otros.