El Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) participa en el desarrollo del Observatorio de la Red de Telescopios de Cherenkov (CTAO) y en la concepción de telescopios de grandes dimensiones para explorar los fenómenos más extremos del universo. El 15 de octubre de 2026 se inaugura el subconjunto de cuatro telescopios de grandes dimensiones (LST, por el inglés large-sized telescope) que operarán en la sede del Observatorio de la Red de Telescopios de Cherenkov (CTAO) ubicada en la isla de La Palma (CTAO-Norte). Impulsa esta infraestructura la Colaboración LST del CTAO, el consorcio internacional responsable de diseñar, construir y explotar estos telescopios de gran tamaño, una instalación de nueva generación para avanzar en la astronomía de rayos gamma de muy alta energía y explorar los fenómenos más extremos y violentos del universo.

El Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB) ha participado en el desarrollo del CTAO y en la concepción de estos cuatro grandes telescopios: cuatro de sus investigadores —Josep Maria Paredes, Marc Ribó, David Gascón y Pol Bordas— han participado en la documentación del proceso, desde la fase de diseño inicial hasta el desarrollo tecnológico y los objetivos científicos del proyecto.

La inauguración de los cuatro telescopios es un hito fundamental en el desarrollo del CTAO, puesto que supone la finalización de la construcción de todos los telescopios de grandes dimensiones previstos para el CTAO-Norte. El primer telescopio, LST-1, ya se había inaugurado en 2018 y desde entonces había estado en fase de pruebas a cargo de la Colaboración LST. A este se suman ahora tres nuevos telescopios de grandes dimensiones, que en el futuro irán acompañados de telescopios de tamaño medio (MST, medium-sized telescopes).
Sin embargo, el trabajo no concluye con este objetivo. Los LST tendrán que superar una exhaustiva fase de puesta en marcha por parte de la Colaboración LST, antes de ser aceptados formalmente por la Organización Central del CTAO (CTAO ERIC) e iniciar la operación y explotación de la llamada «ciencia temprana». Está previsto que el LST-1 sea el primero en ser aceptado, durante 2027, y acerque el inicio de la gran producción científica del observatorio.

El diseño y construcción de estos telescopios los ha llevado a cabo la Colaboración LST, que ha actuado como contribuidor en especie (in-kind contributor) para el CTAO ERIC, cumpliendo requisitos técnicos estrictos.

El papel clave de España en el proyecto

España tiene un papel estratégico y fundamental en el CTAO: es, junto a Japón, el país que más contribuye al desarrollo de los LST, con una aportación al proyecto del 32 %. Esto, junto al hecho de ser el país anfitrión del CTAO-Norte, da un acceso privilegiado a la comunidad científica española al tiempo de observación de estas instalaciones, y supone un importante polo de atracción de talento y producción científica.
Con el nombre de CTAO-España se agrupa el conjunto de instituciones del Estado dedicadas a las actividades de desarrollo de hardware, software y ciencia para el observatorio. Estas instituciones, que se encuentran en Andalucía, Canarias, Cataluña o Madrid, son:

• Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB)
• Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC)
• Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
• Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)
• Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC)
• Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC)
• Instituto de Física de Altas Energías (IFAE)
• Universidad de Alcalá (UAH)
• Universidad Complutense de Madrid (UCM)
• Universidad de Jaén (UJA)

A esta contribución científico-tecnológica de los equipos españoles dentro de la Colaboración LST se suma el tejido empresarial. La industria española ha fabricado componentes fundamentales de los telescopios, como los sistemas de movimiento, la mecánica de las cámaras y la infraestructura.


La cronología del proyecto y la participación española

El catedrático Josep Maria Paredes (ICCUB-IEEC) sitúa los inicios del proyecto CTAO hace más de veinte años. La necesidad inicial era superar las limitaciones de sensibilidad presentes en instrumentos previos, como los telescopios Cherenkov HESS, MAGIC y VERITAS y, anteriormente, el HEGRA.

Paredes explica: «La experiencia científica y tecnológica adquirida por los grupos españoles durante la participación en estas colaboraciones previas sirvió como base para su aportación técnica actual al CTAO y, en concreto, al proyecto LST. Albergar el CTAO-Norte en Canarias asegura a la comunidad científica española un 10 % del tiempo de observación garantizado, un factor que permitirá ejecutar proyectos propios y funcionará como motivación para las nuevas generaciones de investigadores».

De colaboraciones internacionales a un observatorio abierto

El catedrático Marc Ribó (ICCUB-IEEC) participó en la primera reunión de casos científicos por el CTAO en 2006 y ha liderado formalmente la contribución del ICCUB al CTAO desde 2010. El CTAO representa un cambio de paradigma, puesto que, a diferencia de los instrumentos anteriores en el mismo rango de energía, funcionará como un observatorio abierto a la comunidad científica.

Ribó explica: «Los telescopios Cherenkov anteriores son utilizados en el contexto de grandes colaboraciones internacionales que han funcionado de forma relativamente cerrada al resto de la comunidad científica. La gran cantidad de casos científicos que permitirá estudiar el CTAO, así como la gran inversión económica requerida, han hecho que se haya concebido como un observatorio abierto a la comunidad científica internacional. Aunque habrá observaciones de casos científicos estratégicos llevadas a cabo por el Consorcio CTAO, también habrá multitud de proyectos liderados por equipos independientes, que probablemente abordarán el estudio de casos científicos no explorados hasta ahora».

Desarrollo tecnológico: electrónica y sistema de filtrado de datos

David Gascón, director de la Unidad Tecnológica del ICCUB y miembro del IEEC, trabaja en el área de ingeniería de la LST desde el año 2008. Su trabajo y equipo se han centrado en el diseño de componentes específicos para las cámaras de los telescopios, incluyendo tres circuitos integrados desarrollados para medir señales de fotones a alta velocidad.

En colaboración con otras instituciones españolas, el equipo participó en el desarrollo del sistema de filtrado de datos. Este sistema electrónico opera en tiempo real analizando millones de imágenes por segundo para filtrar la información espuria o de fondo (como la luminosidad ambiental u otras estrellas) y buscar los patrones correspondientes a los rayos gamma. Como explica Gascón, esta electrónica es el elemento que permite aislar e identificar las señales de interés en fracciones de nanosegundo.

Objetivos científicos: estudiar eventos transitorios

El investigador Pol Bordas (ICCUB-IEEC) detalla los objetivos físicos tras el funcionamiento de estos telescopios. Bordas describe cómo los LST utilizan la atmósfera terrestre como parte del detector: cuando los fotones de alta energía impactan en la atmósfera, generan cascadas de partículas en las que se produce la luz Cherenkov, una luz muy rápida y azulada que capturan los telescopios en tierra.
Los LST, equipados con espejos de 23 metros de diámetro, están diseñados para captar estas emisiones en el rango de energía más bajo del observatorio. Esta capacidad se destinará a estudiar fenómenos transitorios, definidos como eventos rápidos y no necesariamente periódicos. Entre los objetos de estudio que menciona el investigador se encuentran los brotes de rayos gamma (gamma ray bursts o GRB), las ráfagas rápidas de radio (fast radio bursts) o la posible contrapartida electromagnética en rayos gamma asociada a las ondas gravitacionales.
«La futura entrada en operación de los LST como parte del CTAO servirá tanto para confirmar predicciones físicas actuales como para, posiblemente, detectar nuevos acontecimientos astrofísicos no documentados hasta ahora», detalla Bordas.

Sobre el CTAO

El CTAO será el observatorio de astronomía de rayos gamma más grande y potente del mundo. Su precisión sin precedentes y su amplio rango de energía (de 20 GeV a 300 TeV) ayudarán a responder a algunas de las preguntas más emocionantes de la astrofísica, que se dividen en tres grandes áreas temáticas: comprender el origen y el papel de las partículas cósmicas relativistas; investigar entornos extremos, como los agujeros negros o las estrellas de neutrones, y explorar las fronteras de la física en busca de materia oscura o desviaciones de la teoría de la relatividad de Einstein. Además, gracias a su rendimiento mejorado, en las próximas décadas el CTAO desempeñará un papel clave en los campos de la astronomía multimensajero y multionda, lo que le permitirá proporcionar información fundamental sobre los rayos gamma en los escenarios más extremos.

Para cubrir su amplio rango de energía, el CTAO utilizará tres tipos de telescopios: los de grandes dimensiones (LST), los de tamaño medio (MST) y los de tamaño pequeño (SST). Más de sesenta telescopios se distribuirán entre dos sedes (redes de telescopios): CTAO-Norte, en el hemisferio norte, ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en La Palma, y CTAO-Sur, en el hemisferio sur, (ESO), en el desierto de Atacama (Chile). La sede central del CTAO la alojan el Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) italiano, ubicado en Bolonia, y el Centro de Gestión de Datos Científicos (SDMC), con sede en el campus del Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY), en Zeuthen.

El CTAO es un proyecto de datos masivos. Generará cientos de petabytes (PB) de datos al año (aproximadamente 12 PB, después de la compresión). Basado en su compromiso con la ciencia abierta, el CTAO será el primer observatorio de rayos gamma terrestre que operará como un observatorio abierto e impulsado por propuestas de investigación, que proporcionará acceso público a los datos científicos de alto nivel y productos de software.

La Organización Central del CTAO se hace cargo de la construcción y operación del observatorio. Es la responsable de gestionar las cuatro sedes del CTAO (la sede central en Bolonia, el SDMC en Zeuthen y las dos redes de telescopios en La Palma y Atacama) y trabaja en estrecha cooperación con grupos socios de todo el mundo para el desarrollo del observatorio. Los principales socios incluyen las colaboraciones de contribuciones en especie (IKC, por sus siglas en inglés), que están desarrollando hardware y software esenciales, además del Consorcio CTAO, un grupo internacional de investigadores que trabaja en la explotación científica del observatorio. Entre las IKC se encuentra la Colaboración LST del CTAO, encargada de desarrollar los LST.

Los miembros del CTAO ERIC son Alemania, Austria, Croacia, Eslovenia, España, Francia, Italia, el Observatorio Europeo Austral, Polonia, República Checa y Suiza. Los Países Bajos forman también parte del CTAO ERIC como observadores. Otros países —Australia, Brasil, Estados Unidos, Japón y Sudáfrica— son socios estratégicos o terceras partes.

Sobre los LST

Los LST son uno de los tres tipos de telescopios que el CTAO utilizará para cubrir su amplio rango de energía, de 20 GeV a 300 TeV. Cuando los rayos gamma interactúan con la atmósfera terrestre, generan cascadas de partículas que producen luz Cherenkov. Puesto que los rayos gamma de menor energía crean cantidades muy pequeñas de esta luz, se necesitan telescopios con grandes áreas de recolección para detectarla. El LST, con el reflector de 23 metros de diámetro, proporcionará la sensibilidad única del CTAO en el rango de baja energía (entre 20 y 150 GeV).

A pesar de los 45 metros de altura y las 100 toneladas de peso, cada LST puede reposicionarse en menos de veinte segundos para que apunte a cualquier punto del cielo. Tanto este rápido reposicionamiento como el bajo umbral de energía de los LST son fundamentales para los estudios del CTAO sobre fenómenos transitorios galácticos, núcleos galácticos activos de alto desplazamiento hacia el rojo y brotes de rayos gamma.
La Colaboración LST del CTAO es responsable de diseñar y construir estos telescopios. Está formada por más de quinientos científicos e ingenieros de veinticinco instituciones de once países: Alemania, Brasil, Bulgaria, Croacia, España, Francia, Italia, Japón, Polonia, República Checa y Suiza.

La Colaboración LST avanza rápidamente en la sede de CTAO-Norte, en La Palma. En 2018, el prototipo del LST, el LST-1, fue inaugurado y ha estado en fase de puesta en marcha desde entonces. El 15 de octubre de 2026, el subconjunto de cuatro LST será inaugurado en La Palma por parte de la Colaboración LST, poniendo fin a la construcción de estos telescopios en CTAO-Norte.