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La próxima instalación de EMIR, y otras informaciones sobre instrumentación en la última jornada de “Ciencia con el GTC”

4 Dic. 2015

Un telescopio es un sistema óptico que permite recoger mucha luz y acercar visualmente los objetos. Un instrumento astrofísico es una herramienta de gran precisión que analiza esa luz, sin la cual el telescopio no podría realizar ciencia de alto nivel. Por ello, OSIRIS, CanariCam, EMIR, MEGARA, FRIDA y MIRADAS han sido invitados de honor en el congreso “Ciencia con el GTC”, celebrado en Puebla (México). Son los instrumentos que están, o estarán, funcionando en el Gran Telescopio CANARIAS (GTC).

En el tercer, y último día, del congreso la tecnología ha tenido un papel importante, sin dejar de lado la ciencia a la que presta servicio. En una de las primeras presentaciones, David Hughes (Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica de México, INAOE) ha explicado las características principales del Gran Telescopio Milimétrico (LMT, Large Millimeter Telescope), sito en México, centrándose en las importantes sinergias que podrían crearse con el GTC intercambiando tiempo de observación.

Hagamos un repaso a los instrumentos, en orden de instalación en el GTC. OSIRIS, un instrumento multiusos en el óptico, es el que lleva más tiempo operativo en el telescopio (desde 2009), por ello es el que produce la mayor parte de los resultados, como ha quedado de manifiesto en las presentaciones científicas del congreso, y también es el más demandado por la comunidad de investigadores. Una vez realizados los ajustes iniciales que fueron necesarios durante el primer año, funciona muy bien. Entre artículos publicados y enviados, hay más de doscientos que utilizan datos obtenidos con este instrumento, como señaló su investigador principal, Jordi Cepa (Instituto de Astrofísica de Canarias, IAC). De gran versatilidad, es útil en muchos campos de investigación astrofísica. Su éxito ha sido una de las grandes noticias del congreso.

Después de OSIRIS llegó CanariCam, que trabaja en el infrarrojo medio y ocupa hoy en día un lugar único en el mundo de la observación en este rango de longitud de onda desde Tierra. Es perfecto para encontrar objetos fríos en el Universo. Detecta radiación térmica, la emisión de un cuerpo debido al calor, y las características de los cuerpos celestes que pueden conocerse a partir de ella: temperatura, composición, tamaño, masa… Trabaja en las longitudes de onda más largas que se pueden utilizar en el GTC. Su investigador principal, Charles Telesco (Universidad de Florida, UF), destacó que CanariCam permite detectar la estructura de los campos magnéticos que están por todo el Universo, y que son “invisibles”. De todos los instrumentos de GTC es el único capaz de hacer esto. La técnica, llamada polarización, utiliza las propiedades especiales de la vibración de la luz para detectar la estructura del campo magnético. Los campos magnéticos aplican una fuerza sobre la materia, sin tocarla, por lo que controlan el movimiento de estrellas colapsando, de la rotación de gas y polvo, de la formación de planetas… Y por tanto controlan la evolución de estos objetos. CanariCam produce ciencia desde 2012. Telesco afirmó que uno de los resultados más emocionantes con CanariCam fue la observación de la supernova que explotó en la galaxia M82 en 2014: pudieron ver cómo algunos elementos químicos eran expulsados al espacio. 

EMIR está ahora mismo en el candelero, ya que le queda muy poco para ser instalado en el GTC. Debería llegar allí en 2016 y comenzar a funcionar hacia mitad de año. Hará imagen y espectroscopía en el infrarrojo cercano, los que permite ver los objetos más fríos y distantes del Universo. Como OSIRIS, será un instrumento multiuso. Se espera que produzca resultados de gran importancia en astrofísica extragalactica y galáctica. Lo que OSIRIS ve en el óptico sobre el grupo de galaxias al que pertenece la Vía Láctea (Grupo Local), EMIR lo verá en las galaxias precursoras a estas, pues puede observar atrás en el tiempo y llegar al Universo temprano. Se trata de un instrumento que técnicamente es muy complejo, lo que explica en parte el largo tiempo de desarrollo, más de una década. Para empezar, es criogénico en su totalidad: se encuentra encerrado en un tanque a doscientos grados bajo cero, en el cual sus diferentes componentes deben funcionar con una precisión de unas micras. Y propone muchos modos de operación, lo que le da mucha versatilidad y potencia, pero al mismo tiempo aumenta las dificultades para coordinarlo con el telescopio, lo que puede alargar su puesta a punto una vez instalado. Paco Garzón (IAC), el investigador principal del proyecto, explicó que es “un instrumento que utiliza técnicas de observación novedosas, con mecanismos de alta precisión, que le dan versatilidad funcional, en el telescopio más grande del mundo. La suma de las tres cosas da un instrumento potente.”

El instrumento MEGARA solo realizará espectrografía, no imagen. Proporcionará capacidades únicas para resolver la luz en sus componentes de energía (o colores). Armando Gil de Paz (Universidad Complutense de Madrid, UCM), el investigador principal de este instrumento, destacó que “normalmente este tipo de instrumentos únicamente cubren una zona estrecha y alargada del cielo, llamada rendija; sin embargo MEGARA trabajará en una zona extensa del cielo”. MEGARA permitirá medir el movimiento de estrellas y galaxias con un detalle sin precedentes sin perder la gran capacidad colectora de radiación del GTC. En realidad, cubrirá la necesidad de alta resolución en el óptico de la que no dispone OSIRIS. MEGARA, que encuentra ahora en fase de construcción e integración, llegará a GTC a finales de 2016. 

Para ver objetos débiles el tamaño del telescopio importa, y el GTC es el más grande del mundo. Si además se logran eliminar los efectos de la turbulencia atmosférica, estos objetos se pueden ver en detalle. Esto es lo que hace la óptica adaptativa: “limpia” la radiación de la distorsión generada por la atmósfera. FRIDA es un instrumento en el infrarrojo cercano, que incorporará esta técnica. Hará imagen y espectroscopía de campo integral. Proporcionará una gran calidad de imagen, como precisó Alan Watson (Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México, IA-UNAM ), el investigador principal de FRIDA: lo que le diferencia del resto de instrumentos de GTC es que estos estudian objetos débiles, pero con menos “fineza”. FRIDA permite estudios muy precisos en objetos individuales. En este sentido son complementarios. FRIDA se diseñó para afrontar muchos retos científicos, algunos de los más destacados son el estudio de enanas marrones, del gas alrededor de estrellas moribundas, de protonebulosas planetarias… También la astrofísica estelar en la parte interna de la galaxia, en la que se encuentran muchas estrellas. Con un instrumento que careciera de mucha nitidez no se podrían estudiar individualmente, pero con FRIDA si será posible.  Se prevé que se instale en el GTC en 2019.

Steve Eikenberry (Universidad de Florida, UF) contó que MIRADAS, del que es investigador principal, comenzará a hacer ciencia en 2019. Este espectrógrafo en el infrarrojo cercano tiene múltiples objetivos: estudiar las estrellas masivas en nuestra galaxia, determinar cómo se formó el agujero negro en medio de la Vía Láctea, conocer mejor las pequeñas galaxias con alto corrimiento al rojo, mirando hacia el pasado… En resumidas cuentas, estudiar cómo se forman los objetos y cómo se mueven. Eikenberry destacó un ámbito de investigación: la capacidad de medir campos magnéticos en estrellas similares a nuestro Sol. Esto es muy importante para conocer cómo funciona la actividad solar, que tiene una gran influencia en nuestras vidas. No tenemos ni idea de si el Sol se está comportando ahora mismo de manera normal, o no. Estudiar diferentes estrellas puede ayudar a conocerlo y ver, por ejemplo, con qué frecuencia algo parecido al mínimo de Maunder tiene lugar. MIRADAS tiene una resolución mucho mayor que la de EMIR, por lo que se complementarán mutuamente.

En la actualidad el GTC tiene dos instrumentos visitantes: CIRCE y HORS. CIRCE lleva unos meses activo y se espera que continúe durante un par o tres de años. Observa en el infrarrojo cercano, toma imágenes un poco más allá del rango visible, por lo que puede distinguir objetos que OSIRIS no puede ver. Hace imagen de banda estrecha, a gran resolución y con gran rapidez.  CIRCE es capaz de “atravesar” la “oscuridad” de la galaxia y “adentrarse” en los objetos más profundamente que CanariCam (en el infrarrojo medio). Su investigador principal, Steve Eikenberry (UF), destacó que CIRCE es el único instrumento, tanto en Tierra como en el espacio, que vio en la explosión de rayos gamma más oscura jamás descubierta, un punto de luz en el infrarrojo: el afterglow. Esto fue posible porque fue lo bastante rápido, estaba en un telescopio lo bastante grande (el GTC) y trabajaba en el infrarrojo. EMIR y CIRCE funcionan en colaboración.

HORS, el segundo instrumento visitante, por el momento se encuentra en fase de pruebas en el GTC, como explicó su investigador principal, Ramón García López (IAC). Se trata de un espectrógrafo óptico de alta resolución para observaciones de objetos puntuales que hace uso de las facilidades de adquisición y guiado de OSIRIS.

El día ha acabado con una “wish list”, que también podría llamarse carta a los Reyes Magos: los miembros de la comunidad astronómica han expresado sus deseos para el futuro del telescopio.

El V Congreso Internacional “Ciencia con el GTC” está organizado por el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica de México (INAOE) y el Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México (IA-UNAM). Participan el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de Florida (UF).

El GTC es el resultado de una colaboración internacional en la que están presentes España (IAC); México (IA-UNAM e INAOE) y Estados Unidos (UF).

 

Annia Domènech

 

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Annia Domènech
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