El Colapso del Radiotelescopio de Arecibo: Una Celebración de la Ciencia Boricua

Parte III de una colaboración con Astrobites

Parte II: El Colapso del Radiotelescopio de Arecibo: Una Perspectiva Boricua por Marialis Rosario-Franco.
Parte I: Telescopio de Arecibo: una pérdida astronómica para la ciencia y el pueblo de Puerto Rico por Bryanne McDonough y Haley Wahl. En inglés aquí. 

En la última parte de esta trilogía de artículos sobre el radiotelescopio de Arecibo, resaltamos una compilación de proyectos y campañas de observación lideradas por científicos Boricuas, también discutimos lo que representaría la reconstrucción del observatorio para las comunidades aledañas.

El Observatorio de Arecibo contaba con el sistema de radar planetario más poderoso y sensible del mundo, siendo parte de la primera línea de defensa contra NEOs. 

A pesar de que estos objetos se descubren con telescopios ópticos, se monitorean y caracterizan detalladamente a través observaciones de radar. Los NEOs normalmente se encuentran a varios cientos de millones de km de la Tierra y viajan a varios km/s. Gracias a su potencia y sensibilidad, Arecibo tenía la capacidad de calcular la distancia de un NEO con certeza de hasta un metro, además podía calcular la velocidad con una certeza de hasta cm/s. Con esta información, los científicos eran capaces de restringir las órbitas de estos objetos, lo que permitiría a la NASA predecir sus órbitas por decenas o cientos de años. Para obtener una certeza similar, un telescopio óptico necesitaría muchas noches de observación y, a veces, un mes entero para observar el objeto. Adicionalmente, el Observatorio de Arecibo era capaz de identificar el doble de NEOs que el Goldstone Solar System Radar (GSSR, por sus siglas en inglés), el único otro sistema de radar planetario disponible en los EE.UU., usualmente identifica al año.

 

Ciencia Boricua

Además de las muchas iniciativas de divulgación científica, educación pública y oportunidades de investigación que Arecibo proveyó a la comunidad científica; este monumental instrumento contribuyó al desarrollo de investigaciones pioneras realizadas por científicos puertorriqueños. A continuación una pequeña compilación de proyectos de investigación recientes realizados por Boricuas; algunos hasta el momento de colapso y otros interrumpidos por el mismo. 

• Edgar Rivera-Valentín, un científico de ciencias planetarias original del pueblo de Arecibo, ahora establecido en Houston, Texas en el Instituto de Ciencias Lunares y Planetarias (LPI, por sus siglas en inglés); tenía varias observaciones de radar en curso hasta el momento del colapso. Su investigación con el Observatorio de Arecibo lidiaba tanto con NEOs como con cuerpos planetarios del sistema solar. 

“Mi función principal en el equipo de radar planetario es observar y caracterizar las superficies planetarias, en particular Mercurio y Marte. Marte finalmente sería observable en Arecibo este año. De hecho, iba a estar más cercano a la Tierra durante el tiempo de observación que programamos con Arecibo. La siguiente mejor oportunidad de observación es 2067. […] Sin embargo, la ventana de observación fue desde finales de septiembre hasta principios de octubre, es decir, después de que el primer cable fallara. Perdimos esta oportunidad única en la vida.”

Su campaña de observación del planeta Mercurio comenzó el 2019 y su equipo logró obtener datos en el verano del 2020. Previas observaciones de radar fueron las primeras en sugerir que había hielo en los polos de Mercurio dentro de los cráteres. Esto fue confirmado más tarde por la nave espacial MESSENGER. 

Según Rivera-Valentin, Arecibo es el instrumento ideal para caracterizar el hielo en los polos de Mercurio en comparación con otros instrumentos como el GSSR. Combinado con los datos de la nave espacial, es posible determinar cosas como el origen del hielo y cuánto tiempo ha estado allí.

“ GSSR no alcanza una señal similar [es decir, calidad de imagen] como Arecibo. De hecho, ¡tendría que observar durante casi 24 horas seguidas con GSSR para obtener la misma imagen que obtendría con solo 2 horas de Arecibo! Sin Arecibo, el modo de observación de radar más fuerte y sensible de la nación se realiza mediante la emisión de GSSR y la recepción del Telescopio Green Bank en Virginia Occidental. Incluso entonces, no obtenemos el mismo nivel de datos. Para obtener una intensidad de señal similar, tendríamos que observar durante 5 horas seguidas para obtener los mismos datos que obtendríamos con 1 hora de Arecibo. Perder Arecibo es una gran pérdida para la astronomía de radar planetario. Las capacidades nacionales actuales no coinciden en absoluto con Arecibo. Perdemos la posibilidad de estudiar en detalle las superficies planetarias.”

Carolina Rodriguez Sanchez-Vahamonde y Beth Aponte Hernandez forman parte del equipo liderado por Rivera-Valentín en LPI donde ejercen como asistentes de investigación. 

• Carolina obtuvo un bachillerato en geología de la Universidad de Puerto Rico (UPR) en Mayagüez y su maestría en geología de la Universidad de Western Ontario.Su contribución al equipo consta de utilizar los datos del radar de AO y los datos de las naves espaciales para limitar la aspereza de los flujos de lava en Marte. Esto le permite restringir el tipo de vulcanismo y aprender más sobre el interior del antiguo Marte. 
• Beth se concentra en el análisis de datos de NEAs detectados con radar. A partir de estos datos, Beth hace estadísticas de población para aprender más sobre la correlación entre las propiedades del radar y las taxonomías de composición de NEAs derivadas en otras longitudes de onda. Actualmente, está cursando su maestría en química en la Universidad de Houston Clear Lake a tiempo parcial y trabaja a tiempo completo en el LPI. 
  

 

• Andy López-Oquendo es egresado de la UPR en Humacao, donde realizó investigación bajo la supervisión de la Dra. Desireé Cotto en el Observatorio Astronómico del recinto. Actualmente es estudiante de doctorado en el Departamento de Astronomía y Ciencias Planetarias de la Universidad del Norte de Arizona (NAU, por sus siglas en inglés). López-Oquendo compartió con nosotros detalles sobre la investigación que realizaba con Arecibo como parte de su tesis doctoral: 

“Mi investigación en el radiotelescopio de Arecibo consiste en estudiar asteroides cercanos a la Tierra (NEA, por sus siglas en inglés) para determinar propiedades físicas de estos mediante observaciones en la banda S [cubriendo un rango de frecuencias de 2-4 GHz]. Unos de mis roles principales es determinar la forma, tamaño, rugosidad, composición y densidad de estos objetos. Estos parámetros son esenciales para la predicción de órbitas exactas de objetos que implican un potencial de impacto para la Tierra. En adición, con los parámetros antes mencionados puedo comprender la formación y evolución de estos objetos y por extensión del propio Sistema Solar.”

• Kevin Ortiz-Ceballos es un estudiante subgraduado en la UPR en Río Piedras y realiza investigación bajo supervisión del Prof. Abel Méndez en el Planetary Habitability Lab (PHL, por sus siglas en inglés). Como parte de este grupo de investigación, Ortíz-Ceballos ha realizado contribuciones a dos proyectos: Arecibo REDS y observaciones del cometa interestelar 2I.   

Arecibo REDS, significa Radio Emissions from Dwarf Stars y es una campaña de observación a largo plazo con el objetivo de observar sistemas estelares que tengan enanas rojas como estrellas anfitrionas y planetas potencialmente habitables. Las llamaradas de estas estrellas podrían tener un impacto dañino en la habitabilidad de los planetas y la observación de las mismas puede ayudar a limitar los parámetros de habitabilidad. 

“Las emisiones de radio de las estrellas enanas son fuertes y se correlacionan con la actividad de la llamarada, pero los flujos absolutos son pequeños e imponen severas limitaciones a la sensibilidad del instrumento utilizado para observarlos. El proyecto Arecibo REDS aprovechó la idoneidad del Observatorio de Arecibo para obtener mediciones precisas de fuentes variables incluso cuando sus emisiones son débiles. Los resultados de la campaña incluyen la detección de numerosas llamaradas de enanas rojas cercanas, que se utilizaron para determinar propiedades estelares como la intensidad del campo magnético y la frecuencia de las llamaradas, empleadas a su vez para evaluar la habitabilidad planetaria.” 

El cometa 2I / Borisov se observó por primera vez en septiembre de 2019 y es el segundo cometa que ha sido identificado como originario fuera del Sistema Solar, debido a su órbita altamente excéntrica. En colaboración con las estudiantes Arianna Colón-Cesaní y Génesis Ferrer, Ortíz-Ceballos utilizó data de Arecibo para analizar la cola del cometa.   

“Usamos las capacidades únicas del Observatorio de Arecibo para buscar emisiones de hidroxilo en la cola del cometa, un indicador de la producción de agua. Nuestros resultados proporcionaron las primeras limitaciones en la producción de agua de 2I / Borisov y ayudan a caracterizar la composición volátil del cometa, ofreciendo una visión de cerca de una pieza de otro sistema estelar.”

 

Más allá de la ciencia…

El Observatorio de Arecibo ha provisto innumerables oportunidades y ayudas a comunidades aledañas en posiciones desventajosas. Especialmente a los residentes del barrio Esperanza en Arecibo, vecinos del Observatorio. En un video compartido por Wilbert A. Ruperto Hernández, uno de los estudiantes líderes de SaveTheAO, algunos residentes del barrio Esperanza reflexionaron sobre el papel que ha jugado el observatorio en cómo se vive en el barrio, particularmente en temporada de huracanes.

“En tiempos de tormenta, cuando hay familias en necesidad, el Observatorio y sus empleados siempre han extendido la mano al barrio. Nosotros tenemos muchos problemas con el agua y tener el Observatorio cerca ha permitido que no quedemos en olvido… y eso es algo que le preocupa a la comunidad.” – Glendaly Álvarez

“Ellos [trabajadores del Observatorio] nos daban servicios. Cuando recibieron la noticia de que no teníamos servicio de teléfono ellos venían, que se lo agradecemos; llegaban en el ‘Jeep’ y me ayudaban a comunicarme con mi mamá.” comentó Edilia Medina Medina, quien lleva toda su vida viviendo en el Barrio Esperanza. “…eso me da…[sentimiento]…quisiera que lo arreglaran.” 

 

Reflexiones Finales

A pesar de los recientes avances en divulgación logrados por el Observatorio de Arecibo y sus innumerables aportes a la comunidad astronómica, el acceso a la ciencia no es necesariamente equitativo para comunidades más remotas en la Isla y mucho menos para el resto del Caribe.

En los pasados 57 años, ha existido una brecha entre los descubrimientos científicos realizados con este asombroso instrumento y la accesibilidad a una educación formal e investigación en Astrofísica en Puerto Rico; que tiene como segunda comunidad más grande a inmigrantes de República Dominicana. Para muchos como yo, la autora de este Astrobito, esta brecha ha servido de motivación para continuar estudios de post-grado y regresar a la Isla para desarrollar programas tanto graduados como sub-graduados de Astrofísica. El Observatorio, representa nuestra única oportunidad de regresar a ejercer nuestra profesión y devolver a la comunidad que nos vió crecer. 

La reconstrucción del Observatorio de Arecibo significaría un paso adelante para el desarrollo de la investigación espacial y, de la mano con el desarrollo de una educación formal, se podría impulsar un centro de Astronomía en el Caribe. Idealmente, un centro inclusivo y multidisciplinario; que provea oportunidades a las comunidades Caribeñas. 

Una nueva esperanza entre los desastres naturales y conflictos socio-políticos, presentados en la parte II, que han vivido los habitantes de Puerto Rico en los últimos 5 años. 

 

Puede encontrar parte II: El Colapso del Radiotelescopio de Arecibo: Una Perspectiva Boricua por Marialis Rosario-Franco.
Parte I: Telescopio de Arecibo: una pérdida astronómica para la ciencia y el pueblo de Puerto Rico por Bryanne McDonough y Haley Wahl.  En inglés aquí. 

 

Edición: Mariangelly Díaz-Rodríguez,  Elena Gonzalez Egea y Felipe Maldonado.

Agradecemos los comentarios de: Carlos Mejía, Kritzia Pabón y Samalis Santini.