Los planes para utilizar una lente solar se remontan a los años 1970. Más recientemente, los astrónomos han propuesto desarrollar una flota de cubosats pequeños y livianos que desplegarían velas solares para acelerarlos a 542 AU. Una vez allí, reducirían la velocidad y coordinarían sus maniobras, creando una imagen y enviando los datos a la Tierra para su procesamiento.
Utilizando un fenómeno conocido como lente gravitacional, sería posible utilizar el Sol como un telescopio gigante para observar el espacio profundo. Hay telescopios increíblemente poderosos que han proporcionado vistas impresionantes del cosmos y vislumbres de los primeros días del universo. Estos observatorios, como el Telescopio Espacial James Webb (JWST), son asombrosas hazañas de ingeniería que requirieron miles de millones de dólares y décadas de trabajo.
Pero ¿qué pasaría si pudiéramos acceder a un telescopio aún mejor que ya existe? Este no sería el típico telescopio. Ni siquiera tendría lente. Pero sería el telescopio más poderoso que jamás hayamos construido. Este telescopio utilizará el propio Sol.
Para tener una idea de lo poderoso que puede ser un telescopio alimentado por energía solar, considere el JWST. Con un espejo de 6,5 metros (21,3 pies) de diámetro, JWST es capaz de alcanzar una resolución de aproximadamente una décima de segundo de arco, aproximadamente 600 veces mejor que la del ojo humano. Con esta resolución, el telescopio podría ver detalles de una moneda a 40 kilómetros (25 millas) de distancia, o capturar el diseño de una pelota de fútbol a 550 kilómetros (342 millas) de distancia.
Otro ejemplo es el Telescopio Horizonte de Sucesos, que en realidad es una red de instrumentos individuales repartidos por todo el mundo. Al coordinar cuidadosamente sus elementos, el telescopio nos ha proporcionado imágenes espectaculares de los discos de gas que rodean los agujeros negros gigantes. Para lograrlo, logró alcanzar una impresionante resolución de 20 microsegundos de arco. Con esta resolución, el telescopio pudo ver una naranja en la superficie de la Luna.
Pero ¿y si queremos crecer aún más? Un telescopio más grande requeriría platos gigantes o redes de antenas volando a través del sistema solar, lo cual requeriría enormes avances en nuestras capacidades tecnológicas.
La ilustración demuestra cómo podrían funcionar las lentes gravitacionales alrededor del Sol. Dani Zemba/Penn State, CC BY-NC-ND 4.0
Por suerte, ya existe un telescopio gigante ubicado justo en el centro del sistema solar: el Sol.
Si bien el sol puede no parecer una lente o un espejo tradicional, tiene mucha masa. Y en la teoría general de la relatividad de Einstein, los objetos masivos curvan el espacio-tiempo a su alrededor. Cualquier luz que toca la superficie del sol se desvía y, en lugar de continuar en línea recta, se dirige hacia el punto focal junto con toda otra luz que toca el sol al mismo tiempo.
Los astrónomos ya están utilizando este efecto, llamado lente gravitacional, para estudiar las galaxias más distantes del Universo. Cuando la luz de estas galaxias pasa cerca de un cúmulo de galaxias gigante, la masa de ese cúmulo realza y magnifica la imagen de fondo, permitiéndonos ver mucho más lejos de lo que normalmente podríamos ver.
La “lente gravitacional solar” da como resultado una resolución casi increíblemente alta. Es como si tuviéramos un espejo telescópico del ancho de todo el sol. Un instrumento colocado en el punto focal correcto podría aprovechar la curvatura gravitacional de la gravedad del sol para permitirnos observar el universo distante con una sorprendente resolución de 10^-10 segundos de arco. Esto es aproximadamente un millón de veces más poderoso que el Telescopio del Horizonte de Sucesos.
Por supuesto, existen problemas al utilizar una lente gravitacional solar como telescopio natural. El punto focal de toda esta refracción de la luz está 542 veces más lejos que la distancia entre la Tierra y el Sol. Esto es 11 veces la distancia a Plutón y tres veces la distancia alcanzada por la nave espacial más lejana de la humanidad, la Voyager 1, que fue lanzada en 1977.
Así que no sólo tendremos que enviar la nave espacial más lejos que nunca, sino que también tendrá que tener suficiente combustible para permanecer allí y moverse. Las imágenes creadas por la lente gravitacional solar se esparcirán por decenas de kilómetros de espacio, por lo que la nave espacial tendrá que escanear todo el campo para crear un mosaico completo de la imagen.
Aunque parezca ridículo, el concepto no está tan alejado de la realidad. ¿Y qué conseguiremos con un supertelescopio así? Si apuntara, por ejemplo, a Proxima b, el exoplaneta conocido más cercano, proporcionaría una resolución de 1 kilómetro. Dado que los planes para los sucesores de JWST implican lograr capacidades de imágenes de exoplanetas donde todo el planeta encaje en un puñado de píxeles, la lente de gravedad solar avergüenza esas ideas; es capaz de proporcionar un retrato exquisito de las características detalladas de la superficie de cualquier exoplaneta dentro de un radio de 100 años luz, sin mencionar todas las demás observaciones astronómicas que podría realizar.
Decir que será mejor que cualquier telescopio conocido es quedarse corto. Será mejor que cualquier telescopio que podamos construir en cualquier futuro posible durante los próximos cientos de años. El telescopio ya existe; sólo tenemos que colocar la cámara en la posición correcta.