El consorcio ARRAKIHS, del que EPFL tiene el liderazgo científico, acaba de pasar con éxito la revisión de la definición de la misión del proyecto, un primer hito muy importante hacia la finalización total de la preparación de la misión. ARRAKIHS es un satélite seleccionado por la ESA para abordar la naturaleza de la materia oscura, que se lanzará en 2030.
Cuando se mira el cielo nocturno, algunas de las estrellas son testigos de las primeras etapas de formación del universo y pueden pertenecer a las primeras pequeñas galaxias que se formaron. Estas estructuras son extremadamente débiles en el cielo nocturno y nuestro conocimiento actual es que también están dominadas por materia oscura.
La materia oscura es materia que ha sido detectada gravitacionalmente pero que es invisible. Identificar y caracterizar estas estructuras requiere estrategias de observación específicas y dedicadas. En la próxima década, la segunda misión espacial “F” de la ESA, denominada ARRAKIHS, buscará estas estructuras muy débiles, ya que son clave para descubrir la naturaleza de la materia oscura.
“La ESA la llama misión F, donde F significa rápido”, dice Pascale Jablonka de LASTRO de la EPFL, que también dirige el componente científico de ARRAKIHS. Para ser considerada una misión de clase F, ARRAKIHS debe cumplir una serie de condiciones límite: que el coste total para la ESA, incluidas las operaciones, sea inferior a 175 MEuros; que la misión es independiente y está dirigida por la ESA; que la misión se desarrollará utilizando un enfoque de diseño a costo, y que el tiempo total de desarrollo desde la selección de la misión en noviembre de 2022 hasta el lanzamiento debe ser inferior a ocho años.
Seleccionados en 2022 por la ESA como segunda misión F, los miembros del consorcio europeo ARRAKIHS, liderado por España con un componente muy fuerte de Suiza, han estado trabajando juntos este último año para completar la fase inicial del estudio de la misión, denominada fase cero. El 27 de septiembre, ARRAKIHS superó su primer hito, la “revisión del diseño de la misión”, dando luz verde al consorcio ARRAKIHS y al equipo de estudio de la ESA para avanzar a las siguientes fases del proyecto.
“Estamos muy entusiasmados. Es un momento feliz y emotivo haber superado esta primera fase. Significa que la misión ahora se valora concretamente. Estamos entrando en una fase aún más activa del proyecto, para la cual necesitamos el apoyo de las agencias nacionales. “, explica Jablonka.
Durante los próximos dos años y medio, el Consorcio de la Misión trabajará junto con la ESA y la Industria en la siguiente fase de estudio, la llamada definición de la misión o Fase A/B, que cubre la definición de todos los aspectos de la misión, incluidos los científicos, el instrumento científico, la nave espacial y las operaciones. Este estudio detallado de la viabilidad de la misión culminará con una revisión por parte de equipos de científicos e ingenieros independientes. Si tiene éxito, la ESA presentará una recomendación a su Comité del Programa Científico (compuesto por delegados de todos los estados miembros de la ESA) para que adopte ARRAKIHS y avance hacia su implementación.
Descubriendo lo invisible con ARRAKIHS
Según el modelo cosmológico estándar actual donde la gravitación se rige por la teoría de Einstein, el universo está compuesto por un 27% de materia oscura, un 68% de energía oscura, y sólo el 5% restante es materia ordinaria tal como la conocemos y vemos, formando planetas y estrellas.
El nombre ARRAKIHS (acrónimo de Analysis of Resolved Remnants of Accreted galaxias as a Key Instrument for Halo Surveys) alude al planeta de ciencia ficción de la novela Dune, pero en lugar de buscar “especia”, este satélite de órbita terrestre baja será buscando desvelar uno de los secretos más oscuros de la física moderna. ¿Cuál es la naturaleza de la materia oscura? ¿Hace calor o frío? ¿Es autointeractuante?
Los estudios teóricos han demostrado que la firma de la naturaleza de la materia oscura está impresa en la cantidad de sistemas enanos débiles alrededor de galaxias masivas, como la nuestra, y en las corrientes estelares en sus halos. Por lo tanto, ARRAKIHS se centrará en 75 análogos de la Vía Láctea. Pero estos análogos son tan débiles en el cielo nocturno que es importante observarlos desde el espacio, lejos de la atmósfera terrestre.
Con la ayuda de una tecnología de imágenes muy eficiente, los científicos revelarán y caracterizarán las características del halo estelar, un desafío de ingeniería dada la debilidad de las estructuras astrofísicas. La idea es luego comparar estas observaciones con varios modelos de energía oscura y sus predicciones. Cada galaxia será observada durante un total de 150 horas y sus estructuras de halo serán decodificadas en todos y cada uno de los detalles.
“La misión es especialmente apasionante para mí y para mis colaboradores, ya que reúne muchos campos de nuestros intereses de investigación, como la materia oscura y la evolución de las galaxias, pero también el procesamiento de imágenes y las simulaciones numéricas”, continúa Jablonka, que se sintió atraído por la astrofísica porque “combina belleza excepcional y preguntas fundamentales sobre la formación y evolución de los sistemas físicos”.
Con información de Phys.org
