En busca de la astronomía cuántica

En busca de la astronomía cuántica

Varias técnicas usadas en el estudio del mundo subatómico podrían permitir la construcción de telescopios ópticos con un diámetro efectivo de cientos de kilómetros, para bien del desarrollo de la astronomía.

Hace unos años, los investigadores emplearon el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés), que capta ondas de radio, para llevar a cabo una observación que sigue siendo un sueño para la mayoría de los astrónomos. En abril de 2019, el EHT anunció que había logrado fotografiar la «sombra» de un agujero negro supermasivo situado en una galaxia cercana. Para ello, los investigadores combinaron las observaciones de ocho radiotelescopios repartidos a lo largo del planeta. Esta técnica, denominada interferometría, le confirió al EHT la misma resolución que tendría un telescopio del tamaño de la Tierra.

Sin embargo, en luz visible —la misma que usan el telescopio espacial Hubble y otros observatorios famosos para tomas sus majestuosas imágenes—, los interferómetros actuales solo pueden combinar la luz de instrumentos separados como mucho por unos cientos de metros. Pero esa limitación podría superarse dentro de poco. Gracias a nuevas técnicas tomadas de la física cuántica, los astrónomos aspiran a conectar telescopios ópticos situados a decenas o incluso a cientos de kilómetros de distancia.

Esos interferómetros ópticos se basarían en los avances que se están produciendo en el campo de las comunicaciones cuánticas y, en particular, en el desarrollo de dispositivos para almacenar los delicados estados cuánticos de los fotones que capta cada telescopio. Estos «discos duros cuánticos» se transportarían físicamente a una localización central, donde se recuperarían los datos de cada telescopio y se combinarían con los de los demás para revelar de manera conjunta los detalles de los objetos celestes.

La técnica recuerda al emblemático experimento de la doble rendija, realizado por primera vez por el físico Thomas Young en 1801, donde la luz incide sobre una barrera opaca con dos ranuras. Al atravesarlas, la luz se recombina al otro lado de la barrera y genera un patrón de interferencia de franjas brillantes y oscuras, también conocido como interferograma. Eso ocurre incluso cuando los fotones atraviesan las rendijas de uno en uno: a medida que se vayan acumulando con el tiempo, el patrón de interferencia seguirá apareciendo.

«Si tenemos dos telescopios que puedan comportarse como las rendijas de Young y logramos obtener el interferograma de una fuente de luz, como una estrella, ese interferograma nos daría mucha información sobre la fuente», explica Jonathan Bland-Hawthorn, astrónomo de la Universidad de Sídney cuyo equipo propone usar discos duros cuánticos para construir interferómetros ópticos. Algún día, esos instrumentos podrían ayudar a los astrónomos a medir con más precisión los tamaños y movimientos intrínsecos de estrellas y las galaxias, los cuales que resultan esenciales para estudiar la evolución del cosmos.

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