AstroSat, lanzado el 28 de septiembre de 2015 con cinco instrumentos, ha funcionado durante una década, captó luz del ultravioleta extremo de una galaxia situada a 9300 millones de años luz y midió la polarización de los rayos X del púlsar del Cangrejo

AstroSat, que la ISRO describe como la primera misión astronómica dedicada de la India, lleva diez años en órbita. Un cohete PSLV-C30 lo elevó desde Sriharikota el 28 de septiembre de 2015, y sus cinco instrumentos estudian a la vez los mismos objetos en ultravioleta, luz visible y rayos X. Su telescopio ultravioleta ha captado luz del ultravioleta extremo de una galaxia situada a 9300 millones de años luz, y su cámara de rayos X ha medido cómo se polarizan los rayos X del púlsar del Cangrejo a lo largo de cada una de las vueltas de 33 milisegundos del púlsar.

Lo que despegó el 28 de septiembre de 2015

La página de la misión de la ISRO da a AstroSat una masa de lanzamiento de 1.515 kg y una órbita a 650 km de altura, inclinada 6 grados respecto al ecuador. El PSLV-C30 fue el 31.º vuelo del Vehículo de Lanzamiento de Satélites Polares y su 30.º éxito consecutivo. Además puso en órbita seis satélites más pequeños de Canadá, Indonesia y Estados Unidos, siete en total. Un PSLV posterior lanzó 104 satélites en una sola misión, algo que contamos en el artículo sobre el PSLV-C37.

Tras la separación, los dos paneles solares de AstroSat se desplegaron automáticamente. Los primeros seis meses se dedicaron a comprobar y calibrar las cargas útiles, y las observaciones científicas comenzaron después, según la ISRO. El Complejo de Operaciones de Misión de la red de telemetría de la ISRO en Bengaluru maneja el satélite. El Centro Indio de Datos de Ciencias Espaciales, en Bylalu, cerca de Bengaluru, procesa, archiva y distribuye lo que envían las cinco cargas útiles. La vida útil mínima se fijó en cinco años. El observatorio solar de la ISRO, Aditya-L1, se lanzó en 2023.

La ISRO enumera cinco objetivos científicos: comprender los procesos de alta energía en sistemas estelares binarios que contienen estrellas de neutrones y agujeros negros, estimar los campos magnéticos de las estrellas de neutrones, estudiar las regiones de nacimiento de estrellas y los procesos de alta energía en sistemas estelares más allá de la Vía Láctea, detectar nuevas fuentes de rayos X de brillo breve y realizar un sondeo profundo limitado del cielo en ultravioleta.

Cinco instrumentos en un solo satélite

La idea que sustenta AstroSat es la simultaneidad. Muchos objetos cambian de brillo en segundos o en horas, así que mirar uno en ultravioleta hoy y en rayos X el mes próximo no muestra lo que hacía en un momento concreto. La página de la misión de la ISRO llama a esto la característica única de la misión: observaciones simultáneas de un mismo objeto a lo largo del espectro desde un solo satélite.

El Telescopio de Imágenes Ultravioleta (UVIT) toma imágenes en ultravioleta lejano (de 130 a 180 nanómetros), ultravioleta cercano (de 200 a 300 nm) y luz visible (de 320 a 550 nm), con un detector de conteo de fotones en cada canal. El telescopio tiene 38 cm de diámetro, y el comunicado de la ISRO sobre el resultado de AUDFs01 dice que el UVIT lo construyeron equipos del IIA, el IUCAA y el TIFR de la India y la Agencia Espacial Canadiense, bajo la dirección de Shyam Tandon del IUCAA. El ultravioleta del espacio no puede verse desde tierra, porque la atmósfera terrestre lo absorbe.

El Telescopio de Rayos X Blandos (SXT) es un telescopio de rayos X con enfoque y una cámara CCD que cubre de 0,3 a 8 keV. Un keV, o kiloelectronvoltio, es la unidad de energía que usan los astrónomos de rayos X, y un número más alto significa un rayo X más duro y más penetrante. Los Contadores Proporcionales de Rayos X de Gran Área (LAXPC) son tres detectores idénticos para 3 a 80 keV, con un área efectiva superior a 8.000 centímetros cuadrados entre 5 y 30 keV. No producen imágenes. Registran cómo cambia el brillo total de una fuente dentro de un campo de visión de un grado.

El Generador de Imágenes de Telururo de Cadmio y Zinc (CZTI) es una cámara de rayos X duros para 10 a 100 keV que forma imágenes aproximadas mediante una máscara codificada, una placa de cuadrados abiertos y bloqueados cuyo patrón de sombra revela de dónde vinieron los rayos X. Su detector tiene 16.384 píxeles. El Monitor de Barrido del Cielo (SSM) cubre de 2,5 a 10 keV y busca nuevos transitorios de rayos X mientras vigila las fuentes conocidas. Un pequeño monitor de partículas cargadas avisa a los instrumentos cuando el satélite atraviesa regiones de partículas de alta energía.

Quién construyó qué, y los quince años que llevó

La nota del décimo aniversario de la ISRO dice que centros de la ISRO (URSC, LEOS, SAC, VSSC y PRL) e institutos de investigación (TIFR, IIA e IUCAA) desarrollaron cuatro de las cinco cargas útiles, con la Agencia Espacial Canadiense como socia en el UVIT y la Universidad de Leicester, en el Reino Unido, como socia en el SXT.

A. R. Rao, del TIFR, que fue investigador principal del CZTI, ofrece el reparto en su historia de 2023 sobre la astronomía espacial del TIFR. El TIFR asumió la responsabilidad principal de entregar el LAXPC, el SXT y el CZTI. El IIA de Bengaluru fue responsable del UVIT. El IUCAA de Pune trabajó en el SSM y el CZTI, el RRI de Bengaluru en el LAXPC y el PRL de Ahmedabad en la parte de polarización del CZTI. El SSM se diseñó, construyó y entregó en el Centro de Satélites de la ISRO, y el CZTI se ensambló y probó en el VSSC de Thiruvananthapuram. El comunicado de la ISRO sobre el trabajo del CZTI añade que el SAC de Ahmedabad aportó su software de análisis y que el IUCAA diseñó su máscara codificada y opera el centro de operaciones de la carga útil.

Rao escribe que el proyecto recibió aprobación de principio en 2000 y aprobación formal en 2003, con un lanzamiento previsto para 2006, y que tardó quince años en completarse. Nombra a P. C. Agrawal del TIFR y a S. N. Tandon del IUCAA como sus impulsores. Para saber cómo empezó la propia ISRO, véase el artículo sobre Vikram Sarabhai.

Una galaxia que deja escapar luz del ultravioleta extremo

El resultado que la ISRO pone en primer lugar entre los descubrimientos de AstroSat es la detección de AUDFs01, una galaxia a 9300 millones de años luz, en el campo que el Telescopio Espacial Hubble fotografió como su Campo Profundo Extremo. Un equipo dirigido por Kanak Saha del IUCAA, con colegas en la India, Suiza, Francia, Estados Unidos, Japón y los Países Bajos, lo comunicó en Nature Astronomy el 24 de agosto de 2020.

La luz en cuestión es la emisión del continuo de Lyman, radiación ionizante de estrellas jóvenes capaz de arrancar electrones a los átomos de hidrógeno. Los astrónomos quieren saber qué objetos produjeron suficiente cantidad para poner fin a la edad oscura cósmica, unos cientos de millones de años después del Big Bang. Casi toda esa luz la absorbe el gas dentro de la galaxia o en el camino hacia la Tierra, así que detectar siquiera una parte es raro. El artículo comunica una fracción de escape superior al 20 por ciento, es decir, que más de una quinta parte de la luz ionizante salió, procedente de una galaxia de baja masa con un corrimiento al rojo de 1,42. Los autores dicen que se habían encontrado galaxias con fugas en corrimientos al rojo inferiores a 0,4 y entre 2,5 y 3,5, pero no a esta distancia intermedia, cerca del máximo de formación estelar cósmica.

El comunicado de la ISRO cita a Saha diciendo que el equipo esperaba tener dificultades para convencer a otros de que el UVIT había registrado la emisión «cuando el HST, más potente, no lo ha hecho», y atribuye la detección al menor fondo de los detectores del UVIT frente a los del Hubble. Se cita a Anne Verhamme, del Observatorio de Ginebra, diciendo que AUDFs01 da la primera restricción observacional en este régimen del ultravioleta extremo.

Un seguimiento de Suraj Dhiwar, Saha y colegas, publicado en enero de 2024 y aceptado por Astrophysical Journal Letters, comunica continuo de Lyman de nueve galaxias y un núcleo galáctico activo con corrimientos al rojo de aproximadamente 1,1 a 1,6 en otro campo profundo, con fracciones de escape de más o menos el 10 al 55 por ciento.

Polarización de rayos X del púlsar del Cangrejo y de los estallidos de rayos gamma

La polarización es la dirección en que oscila el campo eléctrico de una onda de luz, y lleva información sobre los campos magnéticos cercanos a una fuente. Según la ISRO, la polarización de rayos X se había observado en la Nebulosa del Cangrejo en 1975 y en ninguna otra fuente desde entonces, porque es muy difícil de medir.

El Generador de Imágenes CZT la mide contando fotones de rayos X que se dispersan entre dos píxeles vecinos. Si los pares se alinean en una dirección con más frecuencia de la que permite el azar, los rayos X están polarizados. El equipo, dirigido por Santosh Vadawale del PRL de Ahmedabad, probó el método en tierra antes del lanzamiento, observó el púlsar del Cangrejo durante unos dieciocho meses y combinó datos tomados con meses de diferencia. Para mantener la sincronización con precisión de microsegundos, el Radiotelescopio Gigante de Ondas Métricas cerca de Pune y el radiotelescopio de Ooty siguieron los pulsos de radio del púlsar y aportaron un modelo de temporización. El artículo apareció en Nature Astronomy en noviembre de 2017.

El hallazgo fue que la polarización cambiaba más en la parte «fuera de pulso» del ciclo, cuando no se esperaba ninguna contribución del púlsar. Se cita a Dipankar Bhattacharya del IUCAA en el comunicado de la ISRO diciendo que el resultado indica a los teóricos que la emisión del púlsar se extiende a lo que se creía la región fuera de pulso.

El CZTI funciona también como monitor de gran angular de estallidos de rayos gamma, los destellos breves de rayos gamma que llegan desde direcciones al azar. Un equipo que incluía a Vadawale y Bhattacharya analizó los 11 estallidos más brillantes que captó en su primer año. Cinco mostraron polarización de aproximadamente 3 sigma o más, uno de unos 2 sigma, y los otros cinco dieron límites superiores, en el rango de 100 a 300 keV. El artículo de Astrophysical Journal de 2019 dice que esa muestra es demasiado pequeña para distinguir entre modelos rivales de cómo radian los estallidos, y que más observaciones deberían ayudar.

Una mariposa, una estrella que recobró la juventud y el giro de agujeros negros

El archivo de imágenes del mes de la ISRO recoge varios resultados del UVIT obtenidos por astrónomos del IIA. N. Kameswara Rao y colegas fotografiaron la Nebulosa de la Mariposa, NGC 6302, a unos 3.800 años luz. En ultravioleta lejano, el gas se extiende hasta 5,5 años luz del centro, casi tres veces la extensión que se ve en luz visible. Lo atribuyen a moléculas de hidrógeno excitadas por la estrella central, y sugieren que podría indicar dos estrellas en el centro. El trabajo apareció en Astronomy & Astrophysics en 2018.

Snehalata Sahu y colegas usaron el UVIT en el cúmulo globular NGC 5466, a unos 52.000 años luz. Encontraron que una estrella rezagada azul, una estrella que parece más joven que sus vecinas, había ganado masa de una compañera que se convirtió en enana blanca. La página de la ISRO dice que es solo el segundo par de este tipo conocido en un cúmulo globular.

La nota del décimo aniversario de la ISRO enumera también el primer resultado científico, un enigma sobre una estrella gigante roja inusualmente brillante tanto en ultravioleta como en infrarrojo, así como fusiones de galaxias y lo que llama agujeros negros de giro muy rápido. La historia de Rao añade que el LAXPC observó varias veces el agujero negro GRS 1915+105 y encontró un nuevo estado intermedio, que el SXT midió la emisión coronal de estrellas y que los datos conjuntos del LAXPC y el SXT ayudaron a medir el giro de agujeros negros.

Quién puede usar los datos

La ISRO abrió el archivo de AstroSat al público el 26 de septiembre de 2018, con datos de las cinco cargas útiles disponibles en el portal AstroBrowse del ISSDC. El tiempo de observación se asigna mediante convocatorias de propuestas, llamadas Anuncios de Oportunidad, que han estado abiertas a científicos indios e internacionales. La ISRO y el IUCAA operan en Pune una Célula de Apoyo de AstroSat para ayudar con las propuestas y los datos. Las directrices del ISSDC dan a cada equipo proponente un periodo de uso exclusivo de 12 meses, contado desde el día en que los datos procesados le llegan, tras el cual los datos archivados quedan abiertos a los usuarios registrados.

La nota del décimo aniversario de la ISRO cuenta cerca de 3.400 usuarios registrados de 57 países, y dice que AstroSat ha llevado la investigación astrofísica a 132 universidades indias y que aproximadamente la mitad de los usuarios son científicos y estudiantes indios.

Diez años después

La ISRO celebró el décimo aniversario el 28 de septiembre de 2025 y dijo que, aunque AstroSat ha superado con creces su vida de diseño, los cinco instrumentos científicos funcionan satisfactoriamente. Una página fechada el 29 de enero de 2026 dice que el Centro de Satélites U. R. Rao organiza en Bengaluru una conferencia internacional para revisar los resultados científicos, debatir los desafíos técnicos y considerar las direcciones futuras.

En su historia de 2023, Rao escribe que los resultados hasta ahora, aunque significativos, carecen del impacto de un número de colección de Astrophysical Journal Letters, y que un acceso más fácil a los datos y un software de análisis más sofisticado podrían aprovechar mejor las capacidades específicas de los instrumentos. La nota de aniversario de la ISRO dice que se espera que el observatorio siga produciendo nuevos resultados en los próximos años.