Oficina de Vinculación

El tesoro astronómico de Tonantzintla

Por: Raúl Mújica y Guadalupe Rivera*

Fueron obtenidas a lo largo de varias décadas durante las noches de trabajo en Tonantzintla. Muchas de ellas son el resultado de novedosas técnicas ideadas por el astrónomo mexicano Guillermo Haro Barraza. Conforman hoy un acervo único en el mundo por su relevancia histórica, por su número y por los descubrimientos que se lograron con ellas y que colocaron a México en el mapa de la astronomía internacional. Y hoy en día, gracias a las herramientas computacionales más modernas, las más de 15 mil placas fotográficas que integran la colección histórica de la Cámara Schmidt del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) están cobrando nueva vida.

Con la Cámara Schmidt, el telescopio con el cual se equipó desde sus inicios el Observatorio Astrofísico Nacional de Tonantzintla --hoy INAOE--, Guillermo Haro y otros destacados astrónomos mexicanos realizaron descubrimientos astronómicos que convirtieron a nuestro país en un referente obligado en la astrofísica mundial. Más de 15 mil placas astrofotográficas dan cuenta no sólo de dichos descubrimientos, sino del arduo trabajo realizado por los astrónomos en Tonantzintla entre 1945 y 1995. Las observaciones con la Cámara Schmidt se vieron interrumpidas, pricipalmente, por la contaminación lumínica de las ciudades de Puebla y de México. Además, las placas de vidrio, de 20.3 por 20.3 centímetros y un milímetro de ancho, fueron primero encarecidas y luego descontinuadas por KODAK, la empresa que las fabricó durante años.

En 2007, con el financiamiento del CONACYT, el INAOE comenzó a digitalizar el acervo. Tarea nada fácil tomando en cuenta las características físicas de las placas: son de vidrio, transparentes, contienen emulsión y como cualquier negativo fotográfico están en peligro constante de deterioro por la temperatura y la humedad. Con el tiempo, el proyecto se ha vuelto más ambicioso. Ahora no sólo se trabaja en la digitalización, sino que se genera un catálogo digital y se desarrollan herramientas computacionales para clasificar automáticamente los miles y miles de objetos celestes plasmados en ellas: estrellas, galaxias, cometas, nebulosas, etcétera.

La mayor parte de las placas fue utilizada por Guillermo Haro para estudiar regiones de formación estelar, estrellas ráfaga, objetos azules, estrellas dobles. Lo más importante fue que Haro obtuvo muchas placas con un método que él desarrolló. Actualmente muchos astrónomos las ultilizan para comparar las imágenes de entonces con imágenes actuales de los mismos objetos.

Además de las más de 15 mil placas de la Cámara Schmidt, se cuenta con una pequeña colección del telescopio Carta del Cielo, localizado también en Tonantzintla, pero en el campus de la UNAM, y la colección completa de Monte Palomar que adquirió Guillermo Haro, así como unos mapas del mismo observatorio de Palomar que se utilizan como referencia para localizar objetos celestes.

Todas estas placas se preservan en un cuarto especial con una temperatura de entre 13 y 15 grados y un factor de humedad menor a 60 por ciento. Además, ya están organizadas por coordenadas, Ascensión Recta (AR, de cero horas a las 23:59), y Declinación (de 0° a los 90°). Aunque varios investigadores siguen utilizando las placas no lo hacen al cien por ciento. Todavía existe mucha más información esperando a ser extraída.  

Las placas obtenidas con la Cámara Schmidt se pueden dividir principalmente en dos tipos: las de imagen directa y las que tomaron con un prisma objetivo, llamadas espectrales. Existen alrededor de ocho mil de imagen directa. En esta categoría se encuentran las llamadas de exposición múltiple, donde una placa se expone varias veces, pero el telescopio es desplazado un poco en cada ocasión, de tal manera que en la misma placa se obtienen imágenes múltiples de cada uno de los objetos en el campo. Esta técnica desarrollada por Guillermo Haro fue utilizada posteriormente en otros observatorios, ya que además de utilizar de manera más eficiente las placas, era mucho más fácil y rápido hacer el análisis de los objetos, como en el caso de las estrellas variables.

La relevancia histórica de las placas radica en que contienen los primeros registros de las observaciones del cielo desde nuestra posición geográfica.  Alrededor del mundo se construyeron varios telescopios del tipo Cámara Schmidt. Sin embargo, lo que hace realmente importante a este acervo es su colección espectral, ya que no existe en ninguna otra parte del mundo existe una colección espectral de este tipo tan voluminosa. Desde Tonantzintla se muestreó el centro y uno de los polos de nuestra galaxia, proporcionando información crucial sobre el tema en esa época. Ahora existen muchas más y mejores observaciones, pero hace 50 años eran únicas. 

El proyecto de digitalización de las placas comenzó en 2007. Se utiliza un escáner para transparencias positivas ya que las placas son de vidrio. Esto se ha logrado gracias a dos proyectos CONACYT. El primero fue para extraer e identificar los espectros de las placas, y para adquirir la mayor parte de la infraestructura como los escaners y los discos de almacenamiento. Se cuenta con un servidor de 3.5 Terabytes para almacenar las placas ya digitalizadas. El siguiente paso era compilar un catálogo espectral, electrónico, conteniendo cada uno de los objetos en las placas del acervo para lo cual se propuso al CONACYT un nuevo proyecto que fue aprobado. Con estos recursos se va a adquirir otro escaner, computadoras para procesamiento, y se va a ampliar el servidor ya que los 3.5 Terabytes iniciales ya no son suficientes para almacenar la información. Cada imagen calibrada genera entre 6 y 8 Gigabytes. Se necesita una enorme capacidad de cómputo para procesar y transportar esa información vía Internet.

Cada placa contiene miles de objetos y el objetivo es que no se pierda esta información, ni la fotométrica (imagen directa) ni la espectroscópica. Ésta última es muy importante ya que la identificación de las líneas nos ayuda, por ejemplo, a determinar la composición química de las estrellas, pero también nos permite clasificar el tipo de objeto que tenemos. Aunque lo ideal es hacerlo de manera automática y ya no manipular la placa, ni gastar la vista observando con los microscopios. Ahora, con herramientas computacionales es posible dar las características de los objetos y que la computadora los busque, clasifique, nos diga cuántos hay en una placa y también en qué placa.

En este proyecto se emplean algoritimos de clasificación desarrollados por invetigadores de la coordinación de Ciencias Computacionales, así como aprendizaje computacional o automático, el cual permite encontrar características para distinguir tipos de estrellas y de galaxias. Se trata de representar a cada una de los objetos, estrellas o galaxias, en una placa, con ciertos valores descriptivos, por ejemplo qué tan redonda es, qué área ocupa en la placa, qué forma tiene, esto es, las características geométricas, estadísticas y de textura.  A partir de esto los algoritmos de aprendizaje pueden encontrar un patrón. Después, en las siguientes placas, ya no es necesario darle información, el algoritmo ya aprendió y puede clasificar cada uno de los objetos en ellas.

Gracias a herramientas computacionales como la visión por computadora y las redes neuronales, los astrofísicos actuales podrán ver con nuevos ojos las placas fotográficas de Tonantzintla, explotarlas para su trabajo y descubrir en ellas nuevas cosas. Tal como lo hizo hace ya más de 50 años Guillermo Haro Barraza.

*Artículo publicado en el Suplemento Saberes y Ciencias de La Jornada de Oriente. Este número está dedicado a la Astronomía. No se lo pierdan, pueden consultarlo en  http://www.saberesyciencias.com.mx/sitio/