Observaciones sobre el Observatorio de Arecibo

Especial para CLARIDAD

Breve historia

Los videos que todos hemos visto fueron impactantes, la enorme estructura del Radiotelescopio de Arecibo cayó con enorme estruendo al fallar sus cables de suspensión y todos sentimos pena y angustia, como si se tratara de la caída de las torres gemelas en NY. Es natural el deseo de reconstruir lo que para Puerto Rico era icónico, y para muchos de nosotros importante parte de nuestras vidas.

El Observatorio tuvo su origen en una idea del profesor William E. Gordon (1918-2010), entonces catedrático de la Universidad de Cornell, quien estaba interesado en el estudio de la ionosfera terrestre, una capa de gas ionizado (es decir núcleos atómicos separados de sus electrones) que se encuentra a una altura mayor de unos 80 km. Además del interés científico de poder estudiar la estructura y propiedades de esta región, había además un interés de defensa militar, ya que un proyectil intercontinental (presumiblemente Soviético) que cruzara la ionosfera dejaría una señal detectable por un instrumento de alta sensibilidad.

La idea concebida en 1958 era mandar potentes señales de radio (en una frecuencia de 400 MHz) hacia la ionosfera, parte de la cual sería reflejada por los electrones y ese eco se podría analizar. Según los cálculos de Gordon, la señal rebotada sería tan débil que se necesitaría un reflector de al menos 1000 pies (305metros) de diámetro para detectarla y esto llevó a Gordon a la idea de un enorme reflector esférico fijo con un receptor movible que permitiera apuntar (de forma limitada) al cielo. Se decidió aprovechar un hueco apropiado en el karso lo cual ahorraría el enorme trabajo de excavación, y luego de evaluar varios sitios fuera y en Puerto Rico, se decidió (en parte por consideraciones geopolíticas) construirlo en el sitio actual. Una ventaja era su ubicación lo más cercana al Sur en territorio estadounidense, ya que como el reflector no se podía mover, permitía abarcar un 40% del cielo total, y tener acceso a los planetas. (Piense como sería si se ubicara justo en el polo norte para entender la diferencia).

Gordon y sus colaboradores obtuvieron los fondos necesarios de ARPA (Advanced Research Projects Agency) y se que contrató a la Universidad de Cornell para administrar el proyecto. La construcción se inició en el verano de 1960, y tres años más tarde el Observatorio Ionosférico de Arecibo (AIO) comenzaba su trabajo bajo la dirección de Gordon, inaugurado el 1 de noviembre de 1963. Además de estudios ionosféricos, permitía, mediante el radar estudiar la Luna y algunos planetas cercanos. De hecho, uno de los primeros logros astronómicos fue la determinación en 1967 del periodo de rotación del planeta Mercurio que en vez de 88 días como se pensaba resultó ser de 59 días.

En 1969, el Observatorio pasó a manos de la National Science Foundation(NSF), convirtiéndose el AIO en NAIC (National Astronomy and Ionosphere Center) en 1971, ya que dejó de ser de interés militar. Quienes planearon y construyeron el instrumento no podrían haber previsto su excelente carrera científica.

El instrumento pasó por dos mejoras sustanciales, además del constante trabajo de mejoras en computación, control y electrónica. En 1973, el gran reflector original fue sustituido por uno de mayor precisión consistente de unas 40000 placas de aluminio ajustadas milimétricamente para formar la esfera, y de esta forma poder recibir las ondas de radio emitidas por Hidrógeno neutro (longitud de onda de 21 cm), y de operar un nuevo radar planetario.

En 1997 se completó la instalación de un sistema reflector Gregoriano a un costo de $25 millones suspendido de la plataforma para corregir la distorsión del reflector esférico (normalmente se utilizan paraboloides) ampliando significativamente la banda de frecuencias accesibles. Además, se añadió una pantalla periférica para evitar radiación emitida por el terreno, y un nuevo transmisor más potente para estudios planetarios.

Luego de estas importantes mejoras continuó siendo de los mejores del planeta, logrando resultados únicos y en ocasiones sorprendentes.

A partir de 1997, con la inauguración del Centro de Visitantes “Fundación Ángel Ramos”, el rol del Observatorio en la divulgación y la educación pública incrementó considerablemente, dirigido por el Dr. José Alonso Costa, ahora catedrático de la UPR en Cayey. Fue la única instalación de su tipo que sirvió al público en general y las escuelas públicas y privadas de Puerto Rico, y sirvió de ejemplo para otras iniciativas en otros centros de investigación en todo el país. Orgullo por el Observatorio, y una efectiva campaña de recaudación de fondos, hicieron que las organizaciones puertorriqueñas locales, en particular la Fundación Ángel Ramos, aportaran parte de los fondos para la construcción del Centro. La NSF aprobó una propuesta para sufragar el costo de las exhibiciones.

Ciencia

Debo aclarar algo que he oído en múltiples ocasiones. No es cierto que por el hecho que exista un radio telescopio nuevo y de mayor tamaño FAST (Five hundred meter Aperture Spherical Telescope) en la China y que se estén construyendo nuevos radio telescopios como el SKA (Square Kilometer Array) ubicado en Sudáfrica y en Australia, el telescopio de Arecibo quedara obsoleto. Sería como argumentar que, por el hecho de construirse un telescopio óptico de gran tamaño, los más pequeños deben cerrarse.

Además, el observatorio de Arecibo mantenía su primacía en dos áreas de investigación de gran importancia: estudios atmosféricos para los cuales recientemente se instaló un nuevo transmisor y los estudios de radar planetario, particularmente la caracterización y determinación de las órbitas de los objetos astronómicos que se acercan a la Tierra (NEO) y que son potencialmente peligrosos a la humanidad. Nada más por esto último cerrar el observatorio tendría consecuencias dramáticas.

Pero ya no se trata de cerrar, si o no, el colapso probablemente causado por una combinación de factores negativos naturales y humanos selló su suerte. El huracán Maria, los terremotos, la reducción de presupuesto por parte de NSF, y la falta de memoria institucional en los cambios administrativos, determinó su destino. Me consta que los nuevos administradores nunca consultaron con la persona que conocía el instrumento como la palma de su mano, para comprender la importancia de ciertos componentes críticos. Me refiero al ingeniero José Nicolás Maldonado, quien fuera el director de mantenimiento por casi 40 años. Siempre me enfatizaba “Aquí lo importante son los cables.”

La lista de logros científicos es larga y en varios aspectos, especialmente por su enorme sensibilidad, el Radiotelescopio era insuperable, factor importante para estudiar objetos lejanos o de baja emisión como lo son los Pulsares (estrellas de neutrones en rotación), y para estudiar en detalle la distribución de Hidrógeno, átomo que constituye la mayor parte del Universo y del material interestelar en las galaxias. En espacio limitado solo menciono algunos.

En 1968 se descubrió un Pulsar al centro de la Nebulosa del Cangrejo (el remanente de una explosión Supernova) que giraba a la increíble velocidad de 33 milisegundos (unas 30 revoluciones por segundo). El estudio detallado de un pulsar binario (dos objetos en órbitas mutuas) en 1974 permitió que los investigadores Russell Hulse y Joseph Taylor pudieran confirmar una de las predicciones de la teoría gravitacional de Einstein (ondas gravitacionales) lo cual los llevó a obtener el Premio Nobel de Física para el 1993. En 1992 se descubrió el primer sistema de planetas extrasolares, en orbita alrededor de un pulsar.

Arecibo participó en un ambicioso proyecto (NANOGrav) para detectar ondas gravitacionales midiendo con alta precisión (decenas de nanosegundos) el tiempo de llegada de los pulsos de unos 80 pulsares de milisegundos.

El sistema de radar del Telescopio fue uno de los dos radares de muy alta potencia en el mundo utilizados para estudiar los cuerpos del Sistema Solar, incluidos los objetos que se acercan a la Tierra (NEO – Near Earth Objects). El otro está en la antena de 70 m de NASA en Goldstone en el desierto de Mojave en California. Con una potencia radiada de un megavatio, el radar de Arecibo era 20 veces más sensible que el de la antena Goldstone.

Con este sistema se estudió la superficie de Venus que no es visible por sus densas nubes, se determinó la presencia de agua en el fondo de algunos cráteres polares de Mercurio y se investigó las características de asteroides y cometas. Se determinaron con precisión (distancias a 10 metros) las orbitas de NEOs. Aparte del interés de estudiar las propiedades de estos objetos, remanentes de la formación del Sistema Solar hace unos cuatro mil millones de años, el interés también tiene que ver con la posibilidad, aunque remota, de un choque con la Tierra, con consecuencias catastróficas.

Una muerte anunciada

La División de Ciencias Astronómicas de la NSF (AST) se asesora periódicamente por un comité de expertos (el Senior Review– SR) para determinar el balance de sus inversiones, cuáles proyectos son los más innovadores, cuáles son los que prometen nuevos descubrimientos y cuales quizá ya cumplieron su cometido. Todo esto dentro de un contexto presupuestario limitado y desde un punto de vista estrictamente científico, sin considerar otros factores que pueden resultar importantes desde otra óptica.

Sin duda el Observatorio ha servido de inspiración y sitio de entrenamiento en el cual dieron sus primeros pasos muchos jóvenes puertorriqueños, algunos de los cuales siguieron carreras en astronomía y obtuvieron sus doctorados en prestigiosas universidades. Son hoy profesionales que trabajan en universidades y otras instituciones de investigación. Considero también un logro que luego de muchos años, recién en 2002, se contratara al plantel científico la primera astrónoma puertorriqueña, la Dra. Mayra Lebrón Santos, ahora catedrática en la UPRRP. Fue también un sitio de gran atractivo turístico y con su Centro de Visitantes un lugar para la divulgación de la ciencia. Sin duda también contribuyó por muchos años a la economía local.

Pero estas cosas de alto valor para nosotros no fueron consideradas por el SR, ya que eso no era su encomienda. En su informe del 2006 escriben (traducción del autor): “El SR recomienda una disminución en el apoyo de AST para Arecibo a $ 8M (más los $ 2M de la división de ciencias atmosféricas) durante los próximos tres años.[…] A partir de entonces, el SR recomienda que NAIC planee cerrar Arecibo o operarlo con un presupuesto de AST mucho menor. Esto requerirá que NAIC busque suficiente financiamiento externo para continuar operando plenamente. Este apoyo podría combinarse con el estatus de Arecibo como una de las empresas de alta tecnología más importantes y visibles en el Estado Libre Asociado de Puerto Rico. Una posibilidad alternativa es buscar uno o más socios extranjeros. Esto podría resultar atractivo para los países que deseen desarrollar capacidades en radioastronomía o tecnología de las comunicaciones. El SR recomienda el cierre después de 2011 si no se recibe el apoyo necesario.”

Cabe mencionar que el SR no tenía miembro alguno de la comunidad científica de radar planetario (una comunidad relativamente pequeña), un programa único del Observatorio y aunque limitado, de gran importancia científica. Esto causo cierto malestar en la comunidad, pero los dados ya estaban echados.

Ya antes del informe se sabía que Arecibo estaba en la lista de posibles cierres causando preocupación entre los empleados y una atmósfera de trabajo negativa. Junto a la Dra. Carmen Pantoja Pantoja, astrónoma y catedrático del departamento de Física de la UPR, nos dimos a la tarea de convencer al entonces Gobierno de Puerto Rico, de rescatar la operación, contribuyendo al presupuesto operacional a cambio de tiempo de uso de científicos en Puerto Rico. Lamentablemente, aunque los legisladores contactados nos atendieron, nada resultó de ese esfuerzo. Esto también se intentó luego de que yo regresara a la UPR.

Por ley la NSF debía realizar vistas publicas en torno al posible cierre del Observatorio. asistí a la que se realizó en Arecibo (pueblo) el 6 de Julio del 2017. Los presentes expusieron varias defensas para evitar el cierre, la importancia del Observatorio para la comunidad puertorriqueña, el hecho de que se trataba de un sitio inscrito en el registro nacional de sitios históricos, y su valor científico. De poco sirvió. Recuerdo que uno de los representantes de NSF prometió que contratarían a un artista puertorriqueño para pintar un mural del Observatorio en el sitio, luego del cierre. Comenté públicamente que consideraba eso un insulto. Luego de Maria vino Trump y nos tiró rollos de papel toalla. ¿Qué les pasa?

El futuro

Ya no se trata de “reconstruir” el telescopio, de igual manera que no se reconstruye una casa destruida por un terremoto. Hay que comenzar de cero, por más que queda una infraestructura y parte del reflector que también sufriódaños al caer la estructura. Hay varios grupos de interesados, pasados y presentes usuarios del telescopio, y personas que lamentan la pérdida de tan insigne y majestuoso aparato (me incluyo). Ya se han producido nuevas ideas conceptuales de lo que podría ser “Arecibo 2.0”. Una consiste en un arreglo de unos mil pequeños telescopios montados en un plano movible que superaría las especificaciones del difunto telescopio. Otra idea, quizá más práctica, pero muy limitada es la de reconstruir el reflector y colgar receptores de algunos cables. Pero una cosa son los sueños y sentimientos y otra son los razonamientos, y este es el mío.

Por más que lamentemos la pérdida y que emocionalmente quisiéramos recuperar lo perdido, por más que muchos pasamos parte de nuestra vida ligados al telescopio, un telescopio de la magnitud de lo que fue el de Arecibo, por cierto, nuevo y mejorado, debe tener ante todo una justificación científica. El problema es que algo así no se compra en Walmart, ni se construye con peticiones en internet como si fuera una campaña para traer el concurso de Miss Universo (en todo caso Miss Tierra) a Puerto Rico por petición ciudadana. Es otra cosa.

Luego de su justificación, se necesita ir de la idea conceptual a un diseño detallado, preparado por expertos y apoyado por alguna institución que tenga la capacidad de hacerlo, lo cual implica varios años de trabajo por un equipo dedicado a ello. Luego es necesario el apoyo de la comunidad científica, y la obtención de los fondos para la construcción (cientos de millones) y la operación (decenas de millones al año).

Otro aspecto crítico, consiste en establecer el sitio geográfico ideal para que el instrumento pueda cumplir con su cometido, algo que se ha hecho con todos los nuevos instrumentos astronómicos, ubicados desde Hawái, a los Andes Chilenos, pasando por Sudáfrica. De inicio a final pueden pasar más de 10 años. Sospecho que Gordon no habría escogido Puerto Rico para su proyecto si fuera hoy en vez de 1960. Las condiciones ya no son las mismas, especialmente relacionadas a la creciente interferencia electromagnética que ya era un problema para el Observatorio hace años. Los requisitos ambientales también han cambiado. El contenido de vapor de agua atmosférico interfiere con estudios a más altas frecuencias de radio, algo que implica otra limitación. (Ni que hablar de terremotos y huracanes)

Lo anterior me dice que un “Arecibo 2.0” es un sueño no realizable, y que para aprovechar la infraestructura que ha quedado sería prudente salirse del túnel sentimental y pensar en alternativas científicas realistas para aprovechar el sitio.

Recientemente el Gobierno de Puerto Rico anunció la asignación de $8 millones para la reconstrucción del Telescopio mediante la Orden Ejecutiva OE-2020-097. Las justificaciones que se mencionan en la Orden para hacer la asignación (¿a quién y para qué?) no son más que resultado de desconocimiento. La comunidad de investigadores en Puerto Rico (pocos y en su mayoría en la UPR) no fue consultada. Además, la responsabilidad de limpiar el sitio le corresponde a la NSF, no al pueblo de Puerto Rico. Y es dinero que mejor uso tendría organizando centros de vacunación incluyendo centros sobre ruedas en toda la isla para salir lo antes posible de la pandemia.

El autor es, catedrático del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Naturales de la UPRRP y pasado director del Observatorio de Arecibo. Esta historia esta en nuestra edición especial de enero 2021.

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