Telescopios ópticos gigantes

En enero del 2011, la revista Nature publicó el descubrimiento del objeto astronómico más lejano jamás observado, una compacta galaxia azul ubicada a 13 mil 200 millones de años luz. La luz que hoy observamos de esta galaxia salió de ella sólo 480 millones de años después de la Gran Explosión, cuando el universo tenía alrededor de un 3 por ciento de su edad. Los astrónomos aún no sabemos, con certeza, cuándo se formaron las primeras estrellas, y para arrojar luz sobre este asunto debemos ir atrás en el tiempo; es decir, necesitamos construir telescopios aún más grandes a los que tenemos en la actualidad, con espejos de 8-10 metros de diámetro, porque es la única manera de poder observar galaxias más distantes.

Desde hace varios años un número importante de instituciones astronómicas en el mundo se han dado a la tarea de sentar las bases para construir la siguiente generación de telescopios extremadamente grandes (espejos de más de 25 metros de diámetro) sobre la superficie de la Tierra, que puedan complementar las observaciones del Telescopio Espacial “James Webb”, de ocho metros de diámetro, que será lanzado al espacio en octubre del 2018. ¿Cuáles son estos proyectos científico-tecnológicos que nos dejarán impresionados en los próximos años?

 

· Vista superior del diseño del TMT
· cortesía: TMT Observatory Corporation


 

100 metros

Desde 1997, el Observatorio Europeo del Sur (ESO) viene trabajando, en colaboración con la industria europea, en el concepto y diseño de un telescopio óptico e infrarrojo de 100 metros de diámetro de bajo costo (para un telescopio de estas dimensiones), basándose en elementos de producción en serie. Este proyecto ha recibido el sugestivo nombre de OverWhelmingly Large Telescope (OWL, Telescopio Abrumadoramente Grande), haciendo alusión a la excelente visión nocturna de la lechuza y al gran tamaño del telescopio.

Un espejo primario segmentado y de alta calidad, una estructura mecánica ligera pero estable, combinados con un gran poder de concentración de la luz y la habilidad de resolver detalles muy pequeños (del orden de un milisegundo de arco) en objetos extragalácticos, convierten al OWL en el proyecto astronómico más ambicioso de la ciencia moderna.

Sin embargo, un panel de más de 100 expertos que estuvo analizando la viabilidad de construir un telescopio de este tipo, ha llegado a la conclusión de que los costos de producción, en la actualidad, aún son muy elevados. Por tal motivo, sugirió a la ESO el desarrollo de un diseño menos ambicioso, un telescopio entre 30 y 60 metros de diámetro.

40 metros

La sugerencia antes mencionada se concretó en el diseño del European Extremely Large Telescope (Telescopio Europeo Extremadamente Grande, E-ELT), inicialmente un telescopio de 42 metros de diámetro que estará ubicado en el Cerro Amazones, en el desierto chileno de Atacama, a 3 mil 60 msnm. Este sitio tiene más de 320 noches despejadas en el año y se encuentra a 130 kilómetros al Sur de la ciudad de Antofagasta, lo cual garantiza cielos muy oscuros.

El E-ELT, que es una colaboración entre 14 países europeos y Brasil, ya ha asegurado sus fondos iniciales y se han firmado los acuerdos con el gobierno chileno, de manera que los trabajos de preparación del sitio comenzarán en este 2012. Se espera que comience a funcionar a finales del 2018. El costo total del proyecto es de 1,430 millones de dólares.

Una ligera disminución en el diámetro del telescopio a 39.3 metros, así como un diseño más compacto, a través de la disminución de la distancia focal del sistema, han convertido al E-ELT en un instrumento más rápido y sensible y ha resultado en una disminución del costo. El sistema óptico descansará sobre una montura alt-acimutal, es decir el telescopio se moverá en altura y en acimut, la estructura de soporte pesará aproximadamente 2800 toneladas. Se contará con un novedoso sistema óptico para producir un campo de visión de 10 minutos de arco sin aberraciones. Uno de los objetivos fundamentales será la observación de planetas extrasolares, del tamaño de la Tierra.

Éste será el telescopio óptico-infrarrojo más grande del mundo en las próximas décadas, será 13 veces más potente que los mayores telescopios de la actualidad y producirá imágenes 16 veces más nítidas (con más detalles) que las que produce el Telescopio Espacial Hubble.

30 metros

El consorcio para la construcción del Thirty Meter Telescope (Telescopios de 30 Metros, TMT) fue fundado en 2003. Forman parte de él la Asociación de Universidades Canadienses para la Investigación en Astronomía (ACURA), la Universidad de California (UC) y el Instituto de Tecnología de California (Caltech). Posteriormente se incorporaron el Observatorio Astronómico Óptico Nacional de Japón y el Observatorio Astronómico Nacional de la Academia de Ciencias de China.  El TMT surge como la conjugación de tres proyectos previos, cuyos objetivos científicos y tecnológicos eran similares. En julio de 2009 se seleccionó a Mauna Kea, Hawaii, como el sitio del TMT. Se espera que los trabajos de construcción comiencen en 2013 y que en 2018 esté funcionando a su máxima capacidad.

La superficie del TMT estará formada por 492 segmentos octagonales de 1.44 metros cada uno, está diseñado para trabajar el óptico y en el infrarrojo, desde 310 nanómetros en el ultravioleta hasta 28 micras en el infrarrojo, con un campo de visión muy grande, de hasta 20 minutos de arco. La distancia focal de todo el sistema es de 450 metros. La estructura mecánica del telescopio es muy compacta y está basada en una montura alt-acimutal1. Contará con un sistema óptico que permitirá trabajar con una resolución angular sólo limitada por la turbulencia de la atmósfera de la Tierra.

El área colectora del TMT será casi 10 veces mayor que la de los mayores telescopios terrestres de la actualidad y su resolución angular (capacidad de ver objetos cercanos separados en el cielo) será tres veces mejor que la de los telescopios Keck (10 metros de diámetro).

Nos estamos acercando a los límites del universo observable y estos telescopios nos permitirán dar respuestas a muchos problemas fundamentales de la Astrofísica moderna: ¿cómo formó el universo las galaxias? ¿Cuándo y cómo se formaron las primeras estrellas? ¿Existen otros planetas, más allá del sistema solar, que puedan tener vida?

* INAOE. jvaldes@inaoep.mx

Nota

1 Altura y acimut.

 

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