Laboratorios

El polvo cósmico está formado de partículas minerales que presentan una gran variedad de geometrías y tamaños, desde las partículas sub-micrométricas hasta los milímetros. Son esenciales para el estudio de las atmósferas planetarias, de la envoltura de gas y polvo que rodea el núcleo de los cometas o de los discos donde se forman los planetas.

El objetivo científico del laboratorio en torno al polvo cósmico es:

• Determinar las propiedades físicas de muestras de polvo de interés astrofísico.
• Determinar las propiedades físicas de aerosoles atmosféricos, partículas suspendidas en la atmósfera terrestre, como las procedentes de erupciones volcánicas o el polen.

Para ello, llevan a cabo trabajos experimentales que miden la dispersión de la luz causada por nubes de partículas micrométricas. Además, con un levitador acústico se pueden suspender en el aire partículas individuales milimétricas con ondas de sonido de alta intensidad, para medir su patrón de dispersión. En ambos casos, se usa un láser sintonizable en el rango óptico como fuente de luz. En el caso de aerosoles terrestres, trabajan con muestras reales; en el caso de cuerpos astrofísicos, suelen trabajar con análogos, es decir, muestras terrestres que presentan las mismas características espectrales. Estas medidas permiten obtener información sobre su geometría, tamaño, composición y estructura. Más tarde, las medidas experimentales se comparan con observaciones procedentes de misiones espaciales, como Rosetta, y de telescopios astronómicos, principalmente los de los Observatorios de Calar Alto (Almería), Roque de los Muchachos (La Palma) y Sierra Nevada (Granada).

La formación de partículas a partir de gas explica la aparición de polvo cósmico, aerosoles y materiales sólidos en atmósferas planetarias, cometas y discos protoplanetarios. El proceso inverso puede darse durante la reentrada de vehículos espaciales en la atmósfera terrestre, cuando sus metales sufren ablación, es decir, se erosionan, fragmentan, se vaporizan parcialmente o reaccionan químicamente con otros compuestos.

En este contexto, los objetivos científicos del laboratorio son:

• Comprender los procesos de formación de partículas relevantes a partir de gas procedente de atmósferas planetarias y ambientes astrofísicos
• Investigar cómo afectan a la química atmosférica de la Tierra los metales que sufren ablación durante la reentrada de vehículos espaciales

 Su trabajo experimental consiste en generar, ionizar y analizar especies químicas liberadas por partículas de polvo o materiales en experimentos de ablación, empleando láseres de alta energía y espectrometría de masas de alta resolución. También cuentan con MASI (Meteoric Ablation Simulator), un simulador diseñado para reproducir con materiales análogos o micrometeoritos el calentamiento extremo que sufren las partículas de polvo cósmico al entrar en una atmósfera planetaria.

El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) desarrolla investigación de excelencia para comprender el Universo, desde el Sistema Solar hasta la cosmología. Para ello, su investigación combina observaciones astronómicas, desarrollo instrumental, modelización teórica y análisis avanzado de datos. En este contexto, el Laboratorio de Astrofotónica impulsa el desarrollo y la aplicación de tecnologías fotónicas avanzadas para la instrumentación astronómica de nueva generación.

La astrofotónica surge como una disciplina clave para afrontar los desafíos de la astronomía moderna y de la instrumentación astronómica de alta precisión. Las nuevas generaciones de instrumentos requieren niveles extremos de estabilidad, resolución y control sistemático, difíciles de alcanzar mediante óptica convencional. En este contexto, la fotónica ofrece soluciones innovadoras para mejorar la estabilidad espectral, reducir errores instrumentales y aumentar la eficiencia de los sistemas de observación astronómica.

El Laboratorio de Astrofotónica del IAA desarrolla, caracteriza y valida dispositivos fotónicos para aplicaciones astronómicas, con especial atención a su integración en instrumentación real y a su evaluación en condiciones relevantes para la observación. Sus actividades se orientan al diseño experimental, la caracterización óptica y la aplicación de tecnologías fotónicas avanzadas en instrumentos para telescopios terrestres.