Un ojo que cuenta fotón por fotón sobre Cerro Pachón
IQUEYE, un fotómetro capaz de etiquetar cada fotón con medio nanosegundo de precisión, se instaló en el telescopio Gemini South. Bajo liderazgo chileno, registró por primera vez el pulso óptico totalmente resuelto del Púlsar del Cangrejo.
Una cámara que no mide brillo: cuenta fotones
La mayoría de los detectores astronómicos acumulan luz: abren el obturador, dejan caer fotones sobre un sensor durante segundos o minutos y miden cuánta energía se juntó. IQUEYE —el Italian QUantum Eye— hace algo radicalmente distinto: detecta un fotón a la vez y le pone una marca de tiempo individual a cada uno, con una exactitud de apenas medio nanosegundo, la mitad de una mil millonésima de segundo.
Esa capacidad lo convierte en un cronómetro óptico extraordinario. Donde un fotómetro común ve una mancha de luz, IQUEYE ve una secuencia ordenada de llegadas, y eso le permite estudiar objetos que cambian a velocidades vertiginosas: púlsares ópticos, púlsares de milisegundos, blázares, magnetares y, en el horizonte, los enigmáticos estallidos rápidos de radio (FRB). Originalmente fue concebido para experimentos de interferometría de intensidad —una técnica que combina la luz de varios telescopios— pero su alcance científico se amplió hacia lo que hoy se llama astronomía ultrarrápida.
Ciencia e ingeniería hechas desde Chile
El dato que más importa para nosotros: IQUEYE llegó a Gemini South empujado por un equipo liderado desde Chile. El responsable científico es Tomás Cassanelli, astrónomo de la Universidad de Chile e investigador asociado del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), junto a Giampiero Naletto(Universidad de Padua) y Luca Zampieri (Instituto Nacional de Astrofísica de Italia, INAF). El instrumento se entregó en Cerro Pachón a comienzos de febrero de 2025.
No es solo un nombre en un paper. En la adaptación del instrumento participaron estudiantes e ingenieros chilenos —entre ellos Pascual Marcone, de Ingeniería Eléctrica, y Juan Riquelme, ingeniero mecánico del CATA vinculado al Laboratorio de Ondas Milimétricas de la Universidad de Chile—, lo que ubica al país no como mero anfitrión de telescopios extranjeros, sino como autor del desarrollo instrumental.
Esto nos ayudará a formar un cambio de paradigma en Chile, donde el desarrollo de instrumentación y ciencia es posible desde nuestras instituciones.
— Tomás Cassanelli, Universidad de Chile / CATA
El latido del Cangrejo, resuelto fotón a fotón
Durante la puesta en marcha, entre el 15 y el 18 de febrero de 2025, IQUEYE acumuló más de 40 horas de observación en una sola semana y apuntó a un blanco emblemático: el Púlsar del Cangrejo (PSR J0534+2200), el corazón de la famosa nebulosa que es el resto de la supernova vista desde la Tierra en el año 1054. Es una estrella de neutrones que gira unas 30 veces por segundo, barriendo el espacio con un haz de radiación como un faro cósmico.
Otros telescopios ya habían visto al Cangrejo en rayos X, radio y óptico. Pero al montar IQUEYE en los 8,1 metros de Gemini South —en lugar de los telescopios más pequeños donde operó antes— el equipo logró un aumento de sensibilidad de un orden de magnitud. El resultado: con integraciones de apenas 30 segundosalcanzaron la mayor relación señal-ruido jamás obtenida en el perfil óptico plegado de este púlsar, y capturaron por primera vez su pulso óptico completamente resuelto, con un detalle y una resolución temporal sin precedentes.
Púlsar del Cangrejo
PSR J0534+2200, resto de la supernova del año 1054. Estrella de neutrones que rota ~30 veces por segundo: el objeto que validó el instrumento.
Vela, Geminga y más
El programa observó también el púlsar de Vela, el “gemelo del Cangrejo”, Geminga, púlsares de milisegundos y púlsares de milisegundos en transición.
Salto de un orden de magnitud
Pasar a un espejo de 8,1 m multiplicó por diez la sensibilidad respecto de operaciones previas, permitiendo perfiles limpios en solo 30 segundos.
Cuatro SPAD
Cuatro diodos de avalancha de fotón único (área efectiva ~7800 µm²) que registran longitudes de onda entre 420 y 720 nm con marca de tiempo de 0,5 ns.
El verdadero objetivo: los estallidos rápidos de radio
El Púlsar del Cangrejo fue la prueba de fuego, pero no el destino final. El plan de Cassanelli y su equipo es orientar la astronomía ultrarrápida hacia los estallidos rápidos de radio (FRB, por sus siglas en inglés): pulsos de energía intensísimos que duran milisegundos y llegan desde galaxias lejanas, cuyo origen sigue siendo uno de los grandes misterios abiertos de la astrofísica. Un instrumento capaz de fechar fotones con precisión de nanosegundos es justo la clase de herramienta que podría ayudar a cazar y caracterizar estos eventos en el óptico.
- IQUEYE detecta un fotón a la vez y etiqueta su llegada con 0,5 ns de precisión: un cronómetro óptico, no una cámara de brillo.
- El proyecto está liderado científicamente desde Chile (Tomás Cassanelli, U. de Chile / CATA), con ingeniería chilena en la adaptación.
- Instalado en los 8,1 m de Gemini South, ganó un orden de magnitud de sensibilidad y resolvió por primera vez el pulso óptico completo del Cangrejo.
- El objetivo de mediano plazo es aplicar la astronomía ultrarrápida a los estallidos rápidos de radio (FRB).
- arXiv. IQUEYE at Gemini South: instrument, science commission, and first results (Proc. SPIE)
Ver fuente → - NOIRLab / Gemini Observatory. Italian QUantum Eye on Gemini South Sees First Light (19 de marzo de 2025)
Ver fuente → - CATA. New Chilean-led photometer sees its first light at Gemini South Observatory (16 de abril de 2025)
Ver fuente → - Prof. Tomás Cassanelli. Sitio personal del investigador (Universidad de Chile)
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