Hayashi Saeko, astrónoma: 30 años con el telescopio Subaru

En septiembre de 2019 se descubrió el cúmulo de galaxias más antiguo y lejano identificado por la astronomía hasta la fecha. El telescopio Subaru, con sede en Hawái, desempeñó un papel fundamental en la detección de un grupo de protogalaxias formado por doce galaxias situadas a más de 13.000 millones de años luz de la Tierra. Este descubrimiento se considera un gran hallazgo de cara a ampliar el conocimiento sobre la era inicial del universo primitivo, cuando el cosmos tenía solo unos 800 millones de años.

Los astrónomos han desarrollado telescopios potentísimos con la esperanza de llegar a ver los confines del universo. Cerca de la cima del monte hawaiano Mauna Kea (4.205 metros de altura) se alzan trece telescopios instalados por organismos de astronomía de distintos países. El Subaru, montado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón y en activo desde enero de 1999, es uno de ellos. Con un espejo principal de 8,2 metros de diámetro, es uno de los telescopios más grandes que existen y ha contribuido a muchos descubrimientos claves para desvelar los misterios del universo en sus veinte años de funcionamiento.

La astrónoma que accedió a la Universidad de Tokio a escondidas de sus padres

Hayashi Saeko, que ha participado en el proyecto del telescopio Subaru desde la fase de diseño, fue una pionera que abrió camino a las mujeres en el campo de la astronomía, en una época en que muy pocas se dedicaban a la ciencia. “Ahora tampoco hay muchas mujeres que elijan carreras científicas en la universidad, pero cuando yo estudiaba el bachillerato, eran contadísimas”, apunta Hayashi.

Nacida y criada en la era del crecimiento económico acelerado que Japón experimentó después de la Segunda Guerra Mundial, Hayashi fue testigo de un acontecimiento histórico que la marcó profundamente: el alunizaje del Apolo 11, en 1969. “Lo que nos dijo el profesor se me quedó grabado en el corazón: ‘Ese es el tipo de logros que las personas alcanzamos cuando unimos nuestras fuerzas’”.

Hayashi posa junto a una maqueta del telescopio Subaru en la sala de exposiciones del Observatorio Astronómico Nacional de Japón en Mitaka, Tokio.

En secundaria y bachillerato, además de consagrarse a la música en la orquesta escolar, Hayashi adoraba la lectura: “Leía todo lo que encontraba en la biblioteca. Todavía no teníamos internet, así que los libros eran el único medio para conocer otros mundos. Me parecieron especialmente interesantes las obras de física y otras ciencias de Isaac Asimov (autor estadounidense de ciencia ficción)”.

Cuando llegó el momento de elegir los estudios universitarios, Hayashi decidió firmemente decantarse por las ciencias. “En mi instituto de bachillerato, el 80 % de los alumnos eran chicos y los profesores nos dejaban mucha libertad a las chicas, por lo que no era nada agobiante. Los chicos se dejaban la piel estudiando para entrar en una buena universidad y luego en una buena empresa, mientras que la principal salida para nosotras eran prepararnos para ser profesoras de jardín de infancia o enfermeras. Yo quería estudiar geofísica, pero mis padres se oponían porque pensaban que las mujeres no necesitaban acceder a la educación superior. Les preocupaba que no pudiera casarme si seguía estudiando”, comenta, riendo. “Afortunadamente, durante el bachillerato no vivía con mis padres. Lo normal entonces era que, si trasladaban al padre por trabajo, el resto de la familia lo siguiera, pero yo no lo hice. Por eso pude mandar solicitudes de acceso a la universidad sin que mis padres se enterasen”, confiesa.

Así fue como Hayashi logró ingresar en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Tokio: “No creía que fuera a encontrar un trabajo al terminar mis estudios. Como no tenía ningún modelo de referencia a mi alrededor, no podía pensar en el futuro”.

La única persona japonesa en el monte Mauna Kea

En 1987, tras completar sus estudios de posgrado en la Universidad de Tokio, Hayashi se convirtió en la primera persona de origen japonés en formar parte del observatorio del monte Mauna Kea. Se unió al equipo del radiotelescopio James Clerk Maxwell, gestionado conjuntamente por Reino Unido, Países Bajos y Canadá. “Trabajé allí hasta 1990. No fui porque dominase especialmente el inglés, sino porque no encontraba trabajo en Japón”, admite.

La experiencia que adquirió durante sus estudios de posgrado, optimizando el rendimiento del radiotelescopio en el observatorio de su universidad en la prefectura de Nagano (actual Observatorio de Nobeyama), fue de gran utilidad en el proceso de montaje y ajuste del radiotelescopio James Clerk Maxwell. En marzo de 2015 dicho telescopio pasó a manos del Observatorio de Asia Oriental y ahora está bajo la gestión de Japón, Corea del Sur, Taiwán y China.

Aunque por aquel entonces Hayashi ya estaba casada con otro astrónomo, no dudó en trasladarse a Hawái sola para trabajar en el monte Mauna Kea: “No hay muchos sitios que ofrezcan puestos para los de nuestra especialidad, así que mi marido y yo ya nos imaginábamos que terminaríamos viviendo separados por trabajo. Pero me alegro muchísimo de haber trabajado en otro país. Fuera de Japón, no importa si eres mujer o asiática. Allí tienen un sistema muy justo: si logras buenos resultados, obtienes reconocimiento. Trabajaba dieciséis horas diarias. Todos los días iba a la cima de la montaña para hacer mantenimiento, luego bajaba hasta los 3.000 metros para almorzar y por la noche volvía a subir para registrar los resultados. Me movía el deseo de elevar la capacidad del telescopio al máximo para ver hasta dónde podía llegar”.

En 1990 el Observatorio Astronómico Nacional de Japón anunció una plaza vacante, porque se preveía la aprobación del presupuesto para el proyecto del telescopio Subaru. Hayashi presentó su candidatura y obtuvo el trabajo, con lo que pudo participar en el proyecto desde la fase de diseño. “Los fondos para el proyecto se incluyeron en los presupuestos de 1991, y con ello se puso en marcha el montaje del espejo principal”, comenta la astrónoma.

Un espejo único de ocho metros de diámetro

Cuando arrancó el proyecto del telescopio Subaru, el diámetro estándar de los telescopios ópticos en el mundo era de cuatro metros. “En Japón el telescopio más grande medía solo 188 centímetros de diámetro. Había quien cuestionaba que fuéramos a ser capaces de construir uno de ocho metros”, recuerda Hayashi. “Teníamos la duda de si íbamos a construir un espejo único o si íbamos a hacer un montaje segmentado, con varios espejos. Con unas dimensiones tan grandes, ambas opciones presentan dificultades. En el caso del espejo segmentado, cuesta montar las distintas partes sin que se desalineen. Los de espejo único, como el Subaru, son difíciles de montar y transportar, pero una vez instalados, resultan relativamente fáciles de gestionar”.

El espejo principal del Subaru se fabricó en la planta de la empresa Corning en Canton (Nueva York), utilizando un cristal especial con un coeficiente de expansión térmica casi nulo de la misma firma, y fue transportado a la fábrica de Wampum (Pensilvania) de la empresa Contraves para pulirlo. “Bromeábamos sobre que el espejo no podía fabricarse en Japón porque no pasaría por las estrechas carreteras del país. A la hora de la verdad, hubo que usar tres carriles de las amplias carreteras estadounidenses, así que realmente hubiera sido imposible fabricarlo aquí”, explica Hayashi. Se tardó ocho años en completar el proceso de elaboración, desde la fundición hasta el pulido. Simultáneamente se desarrollaron otros instrumentos de observación, como cámaras de foco principal de amplio rango.

Transportando el espejo principal del Subaru a la fábrica para pulirlo en 1994. Imagen del Observatorio Astronómico Nacional de Japón.

Hayashi Saeko, delante del telescopio Subaru, en 2002. Lleva un arnés de seguridad porque la inspección del espejo se efectúa sobre una plataforma elevadora.

El observatorio de Hawái se inauguró en 1997. Hayashi empezó a trabajar allí en 1998. El espejo principal del telescopio Subaru llegó al observatorio en noviembre del mismo año y la primera observación de imágenes captadas tuvo lugar en enero del año siguiente: “A diferencia de mi primer traslado, en 1987, esta vez me acompañó mi familia. Cuando llegamos solo teníamos un hijo, pero en Hawái nació el segundo. Yo llevaba a cabo el ajuste, el mantenimiento y la optimización del espejo principal. Mi marido Masahiko se encargaba de la gestión y fue director del observatorio de Hawái de 2006 a 2010”.

“El observatorio de Hawái tiene unos cien trabajadores, quince de los cuales son investigadores. La mayoría de los ingenieros y mecánicos son de la zona”, dice Hayashi sobre el equipo del Subaru. El telescopio cuenta con una infraestructura muy compleja y debe ajustarse siempre antes de empezar las mediciones nocturnas. Cualquier problema que surja se soluciona en colaboración con el equipo de ingenieros. En invierno hay que llevar a cabo trabajos físicos muy duros, como apartar la nieve que se acumula sobre la cúpula o romper el hielo de los alrededores del edificio. Hayashi cuenta que ayudaba a quitar la nieve tras las nevadas para poder retomar las observaciones lo antes posible, hasta cuando el viento era tan fuerte que parecía que se la iba a llevar volando.

Izquierda: Una máquina quitanieves lanza la nieve hacia los lados del camino. Derecha: Hayashi demuestra su destreza con la pala, como buena oriunda del norte de Japón. Lleva un arnés de seguridad para trabajar sobre el tejado.

Distintos telescopios con distintas capacidades

La mayoría de la información relacionada con el universo se obtiene analizando la luz (ondas electromagnéticas) de los cuerpos celestes. Existen distintos tipos de telescopios en función de las ondas electromagnéticas que captan. “Las ondas electromagnéticas se clasifican, según su longitud, en rayos gamma, rayos X, rayos ultravioleta, luz visible, rayos infrarrojos y ondas eléctricas. El Subaru capta la luz visible y parte de los rayos infrarrojos”, aclara Hayashi. La luz visible permite observar principalmente galaxias y estrellas como el Sol. Los infrarrojos sirven para ver cuerpos celestes de bajas temperaturas, como las regiones de formación estelar, así como cuerpos celestes ocultos por polvo cósmico, que no se observan bien con la luz visible.

Los radiotelescopios captan las ondas electromagnéticas microscópicas que llegan desde los alrededores de los agujeros negros. En abril de 2019 se logró obtener la imagen de un agujero negro supermasivo con la cooperación de ocho radiotelescopios de Japón, Estados Unidos, Europa y otros países. Existen también los telescopios que captan las ondas gravitacionales que emiten los agujeros negros y las explosiones de supernovas; el KAGRA, del Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos de la Universidad de Tokio, se puso en marcha en octubre de 2019. Los telescopios para captar rayos X y rayos infrarrojos lejanos deben lanzarse al espacio. Japón lanzó en 2006 su primer satélite de astronomía infrarroja, AKARI (ahora en desuso), y gestiona el satélite HINODE, que capta los rayos X procedentes del Sol. Cada uno de estos telescopios tiene unas características distintas con las que contribuye a desvelarnos los secretos del cosmos.

Hayashi habla así de los logros del Subaru: “Aunque la tecnología de los telescopios avanza sin parar, el Subaru sigue liderando en dos aspectos. En primer lugar, es la instalación del mundo que ha captado cuerpos celestes más lejanos, un récord que supera continuamente, gracias a la combinación de un telescopio con una potencia de captación de luz y una resolución muy altas y de una cámara de alto rendimiento. Los astrónomos albergamos dos grandes ambiciones: la de ver los lugares más lejanos respecto a la Tierra y la de encontrar una ‘segunda Tierra’. El Subaru ha logrado captar directamente imágenes de planetas de fuera del Sistema Solar. No tiene parangón en la exploración de los lugares más lejanos del universo ni en la observación directa de planetas externos a nuestro sistema”.

Cabe apuntar que el primer planeta de fuera del Sistema Solar que gira en torno a una estrella como el Sol fue descubierto en 1995 por un equipo suizo (dos de sus miembros ganaron el premio Nobel de Física en 2019). En aquella ocasión, sin embargo, no se logró ver el planeta en cuestión directamente, sino que se descubrió de forma indirecta mediante la acumulación de múltiples observaciones. Como parte de un proyecto para observar directamente aquel planeta, en 2013 el Subaru logró imágenes directas de un “segundo Júpiter” que gira en torno a un astro como el Sol y que se halla a unos sesenta años luz de la Tierra.

Ver la “segunda Tierra” con un telescopio de próxima generación

El Telescopio de Treinta Metros (TMT, por sus siglas en inglés) es un instrumento con un diámetro del tamaño que su propio nombre indica, desarrollado mediante una colaboración entre Japón, Estados Unidos, China, Canadá e India, con el que se espera lograr el hito de observar directamente la “segunda Tierra”, fuera del Sistema Solar. En un principio se planeaba finalizar el montaje para 2022, pero ahora no se sabe ni cuándo podrán empezarse las obras, ya que los ciudadanos de Hawái, para quienes el monte Mauna Kea es un territorio sagrado, ejercen presión para detener el proyecto.

“Las obras no son el único inconveniente”, apunta Hayashi. “Fabricar el espejo principal requiere mucho tiempo, así que no podemos estar de brazos cruzados. Cuando montamos el Subaru, empezamos a fabricarlo en 1991 y tardamos ocho años en terminarlo”.

La astrónoma explica que la tecnología japonesa ha avanzado muchísimo respecto a treinta años atrás, cuando montaron el Subaru con un espejo principal fabricado en Estados Unidos. Toda la elaboración del espejo principal del TMT, desde el suministro de materiales hasta el montaje, la llevarán a cabo fabricantes japoneses. El proceso de pulido, que dura mucho, se repartirá entre Japón, EE. UU., China e India. A diferencia del Subaru, que tenía un único espejo, el TMT constará de 492.

Por otro lado, un equipo europeo y la Asociación de Universidades para la Investigación Astronómica (AURA, por sus siglas en inglés) de Estados Unidos avanzan respectivamente en el montaje de un telescopio de nueva generación en Chile, en el hemisferio sur. “Lo importante es poder realizar observaciones desde ambos hemisferios. La galaxia más cercana a la Vía Láctea, por ejemplo, solo se ve desde el hemisferio norte, mientras que las galaxias enanas que están a su lado (la Gran Nube de Magallanes y la Pequeña Nube de Magallanes) solo se observan desde el hemisferio sur. Por eso nos animamos mutuamente con los equipos de Chile para no descuidar ni un ápice el funcionamiento de nuestros telescopios”.

Aunque el proyecto del TMT navegue por aguas difíciles, la misión de la humanidad en pos de descubrir los secretos del universo no retrocederá. Para terminar la entrevista, preguntamos a Hayashi si cree que hay vida extraterrestre y nos responde, convencida, que sí: “Algún organismo habrá, por pequeño que sea. Seguramente todos los astrónomos pensamos así”.

Fotografía del encabezado: La Estación Espacial Internacional al pasar sobre la cúpula del telescopio Subaru. (Fotografía del Dr. Fujiwara Hideaki, telescopio Subaru, Observatorio Astronómico Nacional de Japón)