La Agencia Espacial Europea ha aprobado definitivamente ARRAKIHS, una misión espacial que tiene previsto ser lanzada a finales de 2030 y que estará dirigida científicamente desde España. Su objetivo es ambicioso: observar con una sensibilidad sin precedentes las regiones más tenues de las galaxias próximas para reconstruir cómo se formaron y, de paso, obtener nuevas pistas sobre la naturaleza y distribución de la materia oscura.
ARRAKIHS —Analysis of Resolved Remnants of Accreted galaxies as a Key Instrument for Halo Surveys— estudiará al menos 80 galaxias de masa semejante a la Vía Láctea, situadas en el universo relativamente cercano. No se centrará en sus brillantes discos, sino en algo mucho más difícil de observar: los enormes halos que los envuelven. En ellos existe materia oscura, gas caliente y una población extremadamente tenue de estrellas.
La razón científica es que esos halos constituyen una especie de archivo fósil de la formación de las galaxias. Cuando una galaxia grande incorpora otras menores, las fuerzas gravitatorias pueden desgarrarlas y dejar detrás corrientes de estrellas, conchas, colas de marea y otras estructuras difusas. Su geometría, abundancia y distribución permiten reconstruir cuándo y cómo se produjeron esas fusiones. Además, el movimiento y la forma de esas estructuras están determinados por el campo gravitatorio del halo, dominado por la materia oscura.
El problema es que esas estructuras son extraordinariamente débiles. ARRAKIHS será la primera misión espacial concebida específicamente para estudiar el universo de bajo brillo superficial. Su objetivo es alcanzar aproximadamente 31,5 magnitudes por segundo de arco cuadrado en las bandas visibles, una profundidad que permitirá detectar estructuras mucho más débiles que las accesibles en los grandes cartografiados actuales. La misión empleará observaciones repetidas, pequeños desplazamientos del campo y técnicas destinadas a reducir los efectos sistemáticos que pueden confundirse con estas señales extremadamente débiles.
Para conseguirlo llevará un único instrumento científico formado por dos telescopios binoculares, que proporcionarán conjuntamente cuatro canales de observación: dos en el visible y dos en el infrarrojo cercano. Cubrirán desde 280 hasta 1600 nanómetros, permitiendo observar simultáneamente las mismas regiones en distintas longitudes de onda. El campo de visión será superior a un grado, mientras que la misión se ha diseñado para minimizar la luz parásita y las inestabilidades térmicas que podrían arruinar una medida cuyo principal enemigo es precisamente el fondo luminoso.
El satélite operará en una órbita terrestre baja, heliosíncrona, a unos 700 kilómetros de altitud, escogida para proporcionar condiciones de iluminación y estabilidad térmica particularmente favorables.
ARRAKIHS está dirigida por Rafael Guzmán, del Instituto de Física de Cantabria (IFCA-CSIC-Universidad de Cantabria), y lo llevará a cabo un consorcio internacional que reúne a casi 50 instituciones de 17 países. El núcleo de los Estados miembros participantes está formado por España, Austria, Bélgica, Noruega, Portugal, Suecia y Suiza, con colaboradores de otros países. En total participan más de 250 científicos e ingenieros. La empresa española Satlantis es el contratista principal del instrumento.
La importancia de ARRAKIHS va, por tanto, bastante más allá de obtener imágenes espectaculares de galaxias. Misiones como Gaia han permitido reconstruir con enorme detalle la historia de nuestra propia galaxia, mientras que Euclid está cartografiando a gran escala el universo para investigar la materia y energía oscuras. ARRAKIHS atacará el problema desde otro ángulo: comprobará si la historia de la Vía Láctea es representativa o excepcional y confrontará los modelos cosmológicos de formación galáctica con una muestra estadísticamente significativa de galaxias similares.
Si las predicciones actuales son correctas, las débiles corrientes estelares que ARRAKIHS encuentre serán auténticos fósiles gravitatorios. Y al seguir su rastro, los astrónomos podrán poner a prueba no solo cómo crecieron las galaxias, sino también la distribución de esa misteriosa materia oscura que constituye la mayor parte de su masa. En ese sentido, la misión española se propone observar algo que hasta ahora apenas hemos podido ver: la arquitectura invisible que sostiene las galaxias.
Más información en arrakihs-mission.eu.
