Nuevo mapa de quásares para asegurar la exactitud del sistema GPS

Fuente:  NASA.

Gracias al Sistema de Posicionamiento Global ("Global Positioning System" - GPS), las personas equipadas con un navegador GPS pueden orientarse en lugares que no conocen. Los satélites GPS envían señales a un receptor en el navegador GPS, el cual calcula la posición tomando en cuenta la localización de los satélites y la distancia hasta los satélites.

La distancia es determinada por el tiempo que toman las señales de varios satélites en llegar al receptor. El sistema trabaja bien, y millones de personas confían en él todos los días.

Pero ¿cómo se orientan a sí mismos los satélites GPS? La cuestión no es fácil.

"Para que el GPS funcione, se debe conocer la posición orbital de los satélites con mucha precisión," dijo el Dr. Chopo Ma del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, Estados Unidos. "Y con el fin de saber dónde están los satélites, hay que conocer la orientación de la Tierra también con mucha precisión."

Determinar la posición del satélite no es tan sencillo como simplemente tomar como referencia la Tierra, porque el espacio no está marcado con líneas que permitan determinar la posición en él de nuestro planeta. Aún peor, "todo está siempre en movimiento", dice Ma. La Tierra se bambolea mientras rota debido a la atracción gravitatoria (mareas) de la Luna y el Sol. Incluso fenómenos aparentemente irrelevantes, como los cambios en las corrientes atmosféricas y oceánicas, y los movimientos en el núcleo fundido de la Tierra, influyen en la orientación de nuestro planeta.

Así como usted puede usar una montaña, o grandes monumentos también visibles desde todas partes e inconfundibles, a modo de puntos de referencia para averiguar cuál es su ubicación en una ciudad extraña y orientarse a partir de este dato, los astrónomos utilizan puntos cósmicos de referencia igualmente inconfundibles para determinar la posición exacta de la Tierra en el espacio. Las estrellas parecen los candidatos obvios, ya que han sido usadas a lo largo de la historia humana como medio simple de orientación para la navegación marítima en ausencia de la brújula. "Sin embargo, para las mediciones de gran precisión necesarias para sistemas tales como el GPS, las estrellas no sirven, porque también se mueven," dice Ma.

Lo que se necesita es disponer de objetos tan lejanos que sus movimientos no sean detectables, pero que además sean lo bastante brillantes como para ser vistos a través de distancias colosales. Los quásares pueden ser utilizados, ya que suelen ser más brillantes que mil millones de soles. Muchos científicos creen que estos objectos son energizados por gigantescos agujeros negros que se alimentan del gas circundante; el gas atrapado en la poderosa gravedad del agujero negro es comprimido y calentado hasta millones de grados, liberando intensa luz y/o energía de radio.

La mayoría de los quásares se hallan a más de mil millones de años-luz de distancia, por lo que están lo bastante alejados como para considerarlos estacionarios en el firmamento.

Una colección de quásares remotos, cuyas posiciones en el cielo se conocen con precisión, forman un mapa de puntos de referencia celestes con el que se puede determinar la posición exacta de la Tierra. El primero de tales mapas, el ICRF, se completó en 1995 luego de más de cuatro años de detallado análisis de observaciones sobre las posiciones de unos 600 objetos.

El Dr. Ma ha encabezado una labor de tres años para actualizar y mejorar la precisión del mapa ICRF. El nuevo mapa, llamado ICRF2, utiliza observaciones de aproximadamente 3,000 quásares. Ha sido oficialmente reconocido como el sistema de referencia fundamental para la astronomía por la Unión Astronómica Internacional en agosto de 2009.

A pesar de su utilidad para cosas como GPS, la aplicación principal de los mapas ICRF es en astronomía. Los investigadores usan estos mapas para dirigir los telescopios. Los objetos se referencia con coordenadas derivadas del ICRF de manera que los astrónomos saben donde encontrarlos en el cielo.

La próxima actualización del mapa podría hacerse en el espacio. La Agencia Espacial Europea planea lanzar un satélite llamado Gaia en 2012 que observará alrededor de medio millón de quásares. El proyecto espera tener suficientes observaciones para 2018 a 2020 para producir el ICRF de próxima generación.

El ICRF2 involucró investigadores de Australia, Austria, China, Francia, Alemania, Italia, Rusia, Ucrania y los Estados Unidos. Fue financiado por organizaciones de estos países, incluyendo NASA.