A las 6:28 am EDT del 21 de agosto de 1972, el satélite Copérnico de la NASA, el telescopio espacial más pesado y complejo de su tiempo, iluminó el cielo mientras ascendía a órbita desde el Complejo de Lanzamiento 36B en lo que ahora es la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral. , florida

Inicialmente conocido como Observatorio Astronómico Orbital (OAO) C, se convirtió en OAO 3 una vez en órbita según la moda de la época. Pero también se le cambió el nombre en honor al 500 aniversario del nacimiento de Nicolás Copérnico (1473-1543). El astrónomo polaco formuló un modelo del sistema solar con el Sol en posición central en lugar de la Tierra, rompiendo con 1.300 años de tradición y desencadenando una revolución científica.

Equipado con el telescopio ultravioleta más grande jamás orbitado en ese momento, así como con cuatro instrumentos de rayos X alineados, Copernicus fue posiblemente el primer observatorio astronómico dedicado a múltiples longitudes de onda de la NASA. Esto lo convierte en un antepasado de satélites operativos como el Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA, que observa el cielo en luz visible, ultravioleta y de rayos X.

“Las dos naves espaciales también comparten conexiones institucionales”, señala el investigador principal de Swift, S. Bradley Cenko, en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Goddard dirigió ambas misiones, y el experimento de rayos X en Copérnico fue proporcionado por el Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard del University College de Londres, que también contribuyó con el Telescopio Óptico/Ultravioleta de Swift”.

Aprender a apuntar y mantener un telescopio en órbita sobre una estrella el tiempo suficiente para que los detectores capturen su luz resultó mucho más difícil de lo esperado. Los satélites diseñados para estudiar el Sol en ese momento tenían una ventaja incorporada: apuntaban al objeto más brillante del sistema solar. Copérnico voló con una nueva unidad de referencia inercial (IRU) desarrollada por el Instituto Tecnológico de Massachusetts. Los giroscopios de la IRU aceleraron el proceso de adquisición de objetivos, mientras que otros sistemas mantuvieron el satélite fijo. En un estudio de los primeros 500 días de la misión, un ingeniero lo resumió señalando que la IRU había hecho que volar Copernicus fuera “una operación aburrida”.

En los primeros días de la NASA, los astrónomos enfatizaron la necesidad de estudios ultravioleta (UV), que no podían realizarse desde la Tierra, y esto se convirtió en el enfoque principal del programa OAO. De los cuatro satélites lanzados, uno falló después de tres días en el espacio y otro no logró alcanzar la órbita. OAO 2, lanzado en 1968 y llamado Stargazer, proporcionó años de observaciones, incluidos espectros estelares de baja resolución, que extendían longitudes de onda muy parecidas a un arco iris para revelar las huellas dactilares ultravioleta de moléculas y átomos específicos. Copérnico fue aún más profundo, capturando espectros con un detalle hasta 200 veces mayor en algunas longitudes de onda.

“Esta misión obtuvo espectros de alta resolución de muchas estrellas en el ultravioleta y proporcionó información en las longitudes de onda más cortas alcanzadas durante muchos años”, escribió Nancy Grace Roman, primera jefa de astronomía en la Oficina de Ciencias Espaciales de la sede de la NASA en Washington, y el científico del programa de Copérnico. Durante la misión, Roman se convirtió en una de las fuerzas impulsoras detrás del proyecto del Gran Telescopio Espacial, ahora conocido como Telescopio Espacial Hubble de la NASA. También es la homónima del Telescopio Espacial Romano de la NASA, que se espera que despegue en unos años.

El instrumento principal a bordo de Copernicus fue el Paquete Experimental Princeton, que capturó la luz ultravioleta utilizando un espejo de 32 pulgadas (0,8 metros), aproximadamente un tercio del tamaño del Hubble. Dirigido por Lyman Spitzer Jr. de la Universidad de Princeton en Nueva Jersey, el instrumento produjo un tesoro de información sobre el gas interestelar y los flujos ionizados de estrellas calientes. Su primer objetivo, una estrella llamada Zeta Ophiuchi que está parcialmente cubierta por una nube interestelar, mostró una fuerte absorción por parte de las moléculas de hidrógeno. Las mediciones de docenas de otras estrellas confirmaron una teoría que predecía que la mayor parte del hidrógeno en las nubes de gas existía en esta forma.

En 1946, Spitzer comenzó a especular sobre los tipos de ciencia que podrían ser posibles con un gran telescopio en órbita, convirtiéndose más tarde en el catalizador del desarrollo del Hubble. En su honor recibió su nombre el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, que operó de 2003 a 2020 y exploró, entre otras fuentes, las nubes frías donde nacen las estrellas.

En el momento en que la NASA estaba considerando propuestas de instrumentos para Copérnico, sólo se sabía que un objeto celeste, el Sol, emitía rayos X. Eso cambió en 1962. Al volar nuevos detectores de rayos X en un cohete suborbital, un equipo de investigación dirigido por Riccardo Giacconi en American Science and Engineering Inc., entonces en Cambridge, Massachusetts, descubrió la primera fuente de rayos X más allá del sistema solar, llamada Escorpio X-1. Vuelos adicionales descubrieron más fuentes cósmicas, incluido Cygnus X-1, del que durante mucho tiempo se sospechaba y ahora se sabe que alberga un agujero negro de masa estelar.

Con este avance, Giaconni propuso el primer satélite dedicado a cartografiar el cielo en rayos X. Lanzado en 1970 y en funcionamiento durante tres años, el satélite Uhuru de la NASA cartografió más de 300 fuentes, mostró que muchas son estrellas de neutrones o agujeros negros alimentados por corrientes de gas de compañeras estelares y descubrió rayos X del gas caliente en cúmulos de galaxias. Giaconni propondría satélites de rayos X más potentes: el Observatorio Einstein de la NASA, que operó de 1978 a 198, y el actual buque insignia de rayos X de la NASA, el Observatorio de rayos X Chandra, lanzado en 1999.

El experimento de rayos X a bordo del Copernicus fue dirigido por Robert Boyd en el University College de Londres, y los tres telescopios de rayos X experimentaron importantes desafíos. Los detectores de longitud de onda más larga se vieron inundados por un nivel inesperadamente alto de radiación de fondo. Se demostró que proviene de una enorme nube de átomos de hidrógeno con forma de cometa que rodea la Tierra, llamada geocorona, que dispersa la luz solar ultravioleta lejana. Los instrumentos posteriores agregaron un filtro sintonizado para absorber los rayos UV pero dejar pasar los rayos X.

En junio de 1973, los científicos de Goddard notaron un problema con un obturador en los telescopios de rayos X. El dispositivo se utilizó para bloquear periódicamente los rayos X para que no llegaran al detector, de modo que los científicos pudieran rastrear la radiación de fondo cambiante de las partículas cargadas en diferentes partes de la órbita. Ahora su funcionamiento se había vuelto vacilante. Preocupado de que el obturador pudiera permanecer permanentemente en la posición cerrada, el equipo del instrumento decidió dejar de utilizarlo. Pero una última orden logró pasar y el obturador pegajoso se cerró, cegando a los instrumentos.

Un cuarto detector independiente de un telescopio continuó funcionando durante la misión. Este contador de rayos X midió la radiación de 1 a 3 angstroms en un amplio campo de visión: 2,5 por 3,5 grados, aproximadamente 40 veces el área aparente de una Luna llena.

El experimento de rayos X descubrió varios púlsares de período largo, incluido X Persei. Los púlsares (normalmente estrellas de neutrones en rotación) se habían descubierto cinco años antes del lanzamiento de Copérnico. Estos objetos lanzan un haz de radiación en nuestra dirección cada vez que giran, generalmente entre decenas y miles de veces por segundo. Curiosamente, el púlsar X Persei tarda 14 minutos por giro.

Copérnico realizó un seguimiento a largo plazo de púlsares y otras fuentes brillantes, y observó Nova Cygni 1975, una explosión en la enana blanca en un sistema binario cercano. El experimento descubrió curiosas caídas en la absorción de rayos X en Cygnus X-1, probablemente causadas por acumulaciones densas y frías en el gas que fluye alejándose de la estrella. Y el satélite registró diversos rayos X de la galaxia Centaurus A, alimentada por un agujero negro, ubicada a unos 12 millones de años luz de distancia.

Copérnico realizó observaciones de rayos UV y X durante 8,5 años antes de su retiro en 1981, y todavía hoy orbita la Tierra. Abandonó el escenario central de la astronomía espacial a medida que aparecieron observatorios más avanzados, en particular Einstein y el Explorador Ultravioleta Internacional, que se lanzó en 1978 y operó durante casi 19 años. Las observaciones de Copérnico aparecen en más de 650 artículos científicos. Sus instrumentos estudiaron unos 450 objetos únicos objetivo de más de 160 investigadores en Estados Unidos y otros 13 países.

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