Download Alcanzando nuevas metas en astronomía

ESO
Observatorio
Europeo
Austral
Alcanzando
nuevas metas
en astronomía
ESO y la astronomía
La astronomía se suele considerar
como la más antigua de las ciencias.
La majestuosa Vía Láctea, extendién­­
dose a través del cielo en una noche
despejada, debe haber sido un espec­
táculo sorprendente para las personas
de eras y culturas pasadas, así como
lo es hoy para nosotros. En la actuali­
dad, la astronomía se distingue por ser
una de las ciencias de mayor dina­
mismo gracias al uso de las tecnologías
más sofisticadas y avanzadas que exis­
ten. Estas herra­mientas nos permiten
estudiar objetos situados en los lejanos
confines del Universo observable y
detectar planetas alrededor de otras
estrellas. Cada vez estamos más cerca
de responder aquella pregunta funda­
mental que a todos nos intriga ¿existe
vida en otros lugares del Universo?
El Observatorio Paranal
de ESO, hogar del Very
Large Telescope.
2
ESO es la principal organización astro­
nómica intergubernamental a nivel
mundial y desarrolla un ambicioso pro­
grama centrado en el diseño, construc­
ción y operación de potentes instala­
ciones para la observación astronómica
desde la Tierra. El año 2012 corres­
ponde a la celebración del 50 aniversa­
rio de la firma de la Convención de
ESO, la que dio origen a la organiza­
ción, mientras que el 2013 fue el año
en que se celebró el 50 aniversario de
la larga y fructífera colaboración entre
ESO y Chile, su país anfitrión.
ESO opera el Observatorio La Silla
Paranal en dos lugares situados en el
desierto de Atacama, en Chile. La Silla
es el hogar de diversos teles­­copios
que cuentan con espejos de hasta
3,6 metros de diámetro. La insta­lación
más emblemática es el Very Large
Telescope (VLT) en cerro Paranal, cuyo
diseño, instrumentación y modelo de
funcionamiento marcan la pauta para
la astronomía óptica e infrarroja terres­
tre. El Interferómetro del Very Large
Telescope (VLTI, por sus siglas en
inglés), así como los telescopios de
rastreo VISTA (infrarrojo cercano) y VST
(óptico), potencian aún más las capaci­
dades de esta instalación única en su
tipo.
Cada año, se reciben alrededor de
1.700 propuestas para hacer uso de los
telescopios de ESO, lo que excede
entre tres y cinco veces las noches de
observación disponibles. Esta gran
demanda es una de las razones que
ESO es también el punto de conver­
gencia de la participación europea en el
Atacama Large Millimeter/submillimeter
Array (ALMA), una colaboración inter­
nacional con Norteamérica, Asia del
Este y la República de Chile. Los socios
de ALMA operan este exclusivo teles­
copio en el llano de Chajnantor, locali­
zado a gran altura en el altiplano
­chileno. Si bien fue inaugurado por el
Presidente de Chile, Sebastián Piñera,
en el año 2013, las primeras observa­
ciones empezaron en 2011 con un
­conjunto parcial de antenas, dando así
comienzo a la etapa de Ciencia Inicial.
El próximo paso de ESO en su misión
de impulsar la astronomía terrestre
a nivel mundial, es la construcción del
European Extremely Large Telescope
(E-ELT), que incorpora un espejo prima­
rio segmentado de 39 metros de diá­
metro. El programa del E-ELT fue apro­
bado en el año 2012 y se espera que
el telescopio inicie sus operaciones
alrededor del 2024. El E-ELT será el ojo
más grande del mundo para mirar el
cielo — el telescopio óptico e infrarrojo
cercano de mayor envergadura jamás
concebido.
Tim de Zeeuw
Director General de ESO
ESO/J. Girard
hacen de ESO el observatorio terrestre
más productivo del mundo, con la
publicación diaria de más de dos
­artículos científicos en revistas especia­
lizadas, basados en datos obtenidos a
través de sus instalaciones (871 artícu­
los científicos sólo en 2012).
3
Los sitios de ESO
El norte de Chile, en parte cubierto por
el desierto de Atacama, cuenta con
­cielos excepcionalmente oscuros y
despejados que ofrecen una vista ini­
gualable del maravilloso centro de
la Vía Láctea y de las dos Nubes de
Magallanes.
principal de 8,2 metros de diámetro.
Además incluye cuatro Telescopios
Auxiliares móviles, de 1,8 metros, que
forman parte del Interferómetro del
VLT. También se encuentran en Paranal
dos potentes telescopios de rastreo:
VST y VISTA.
El primer observatorio de ESO fue
construido en La Silla, a 2.400 metros
sobre el nivel del mar, 600 kilómetros
al norte de Santiago de Chile. Está
equipado con una serie de telescopios
ópticos con espejos que alcanzan los
3,6 metros de diámetro. El telescopio
de 3,6 metros de ESO alberga el bus­
cador de exoplanetas más importante
del mundo, HARPS (High Accuracy
Radial velocity Planet Searcher).
El futuro European Extremely Large
Telescope de 39 metros será construido
en el cerro Armazones, a sólo 20 kiló­
metros del Observatorio Paranal, inte­
grándose a su sistema de operaciones.
A 2.600 metros de altitud, en una de
las zonas más áridas de la Tierra, se
encuentra el Observatorio Paranal,
hogar de Very Large Telescope, ubicado
a unos 130 kilómetros al sur de la
­ciudad de Antofagasta, en Chile y a
12 kilómetros de la costa del Pacífico.
El VLT no es un solo telescopio, sino
un conjunto de cuatro Unidades de
Telescopio, cada una con un espejo
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, con 66 antenas gigantes
de 12 y 7 metros de diámetro, es
una asociación con Norteamérica, Asia
del Este y la República de Chile. Se
encuentra en el más alto de los sitios
de ESO, el llano de Chajnantor, a
5.000 metros sobre el nivel del mar, y
es uno de los observatorios de mayor
altitud en todo el mundo. El llano de
Chajnantor también alberga al Atacama
Pathfinder Experiment (APEX), un
­telescopio de 12 metros que opera
en longitudes de onda milimétricas y
submilimétricas.
La Oficina Central de ESO está ubicada
en Garching, cerca de Múnich, en
Alemania. Éste es el centro científico,
técnico y administrativo de ESO.
ESO también mantiene una oficina en
Santiago de Chile.
Oficina Central de ESO,
cerca de Múnich, en
Alemania.
SAN PEDRO
DE ATACAMA
ANTOFAGASTA
Cerro
La Peineta
Este mapa muestra la
ubicación de los distin­
tos observatorios de
ESO en Chile.
Cerro Las
Campanas
Garching, Alemania
Cerro
Cinchado
LA SERENA
Cerro Tololo
Cerro Pachón
Cerro
Guatulame
4
Chile
Vista aérea del
Observatorio Paranal.
A la izquierda se
encuentra el Very Large
Telescope en la cima
del cerro Paranal, y a
la derecha el telescopio
de rastreo infrarrojo
VISTA.
ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org)
Clem & Adri Bacri-Normier (wingsforscience.com)/ESO
El Atacama Large Millimeter/submilli­m eter
Array en el llano de
Chajnantor.
J. L. Dauvergne & G. Hüdepohl (atacamaphoto.com)/ESO
El Observatorio
La Silla.
El European Extremely
Large Telescope en el
cerro Armazones
(impresión artística).
5
Logros científicos de ESO
Los 10 descubrimientos astronómicos más destacados de ESO:
1Estrellas orbitando alrededor del agujero
negro supermasivo de la Vía Láctea
Durante casi veinte años, varios de los
telescopios más emblemáticos de ESO
lograron captar, con un nivel de detalle
sin precedentes, el movimiento de las
estrellas en órbita alrededor del monstruo
que habita en el centro de nuestra galaxia.
2La aceleración de la expansión del
Universo
Observaciones de explosiones estelares
realizadas por dos equipos de investigación independientes, incluyendo datos
obtenidos con los telescopios de ESO en
La Silla y Paranal, permitieron demostrar
que la expansión del Universo se está acelerando. Este resultado obtuvo el Premio
Nobel de Física 2011.
3Primera imagen de un exoplaneta
El VLT obtuvo la primera imagen de un
­planeta fuera del Sistema Solar. El planeta
fotografiado tiene cinco veces la masa de
Júpiter y orbita alrededor de una ‘estrella
fallida’ (o enana marrón), situada a una
­distancia equivalente a 55 veces la distancia promedio entre la Tierra y el Sol.
4Estallidos de rayos gamma y su nexo con
las supernovas y la fusión de estrellas de
neutrones
La contundente evidencia proporcionada
por los telescopios de ESO ha permitido
resolver un antiguo misterio cósmico,
demostrando que los estallidos de rayos
gamma de larga duración están vinculados
a las explosiones finales de estrellas
­masivas. Uno de los telescopios del
Observatorio La Silla pudo además observar por primera vez la luz visible emitida
por una explosión de rayos gamma de
corta duración, mostrando que, probablemente, este fenómeno es el resultado
de la violenta colisión de dos estrellas de
neutrones en el momento de fusionarse.
5Medición de la temperatura cósmica
El VLT detectó moléculas de monóxido de
carbono en una galaxia localizada a unos
11 mil millones de años luz de distancia,
una hazaña que durante 25 años no se
había podido lograr. Esto permitió a los
astrónomos, por primera vez en la historia,
obtener una medición precisa de la temperatura cósmica en una época tan remota.
6La estrella más antigua de la Vía ­L áctea
Utilizando el VLT de ESO, astrónomos
lograron calcular la edad de la estrella más
antigua conocida en nuestra galaxia. Esta
estrella, de 13.200 millones de años de
6
edad, nació en las primeras etapas de
­formación estelar del Universo. También se
ha podido detectar uranio en una estrella
de la Vía Láctea, lo que sirvió para calcular
de manera independiente la edad de la
galaxia.
7Destellos provenientes del agujero negro
supermasivo de la Vía Láctea
El VLT y el telescopio APEX estudiaron de
manera simultánea los violentos destellos
cercanos al agujero negro supermasivo
situado en el centro de la Vía Láctea. Esto
permitió observar material expandiéndose
al orbitar en el intenso campo gravitacional
cercano al agujero negro. Además, delicadas observaciones realizadas con el VLT
revelaron poderosos destellos infrarrojos
en los alrededores del agujero negro, una
fuerte señal de que éste gira a grandes
velocidades.
8Medición directa de la atmósfera de un
exoplaneta
Usando el VLT fue posible analizar por
­primera vez la atmósfera que rodea a un
exoplaneta tipo súper-Tierra. El planeta,
conocido como GJ 1214b, fue estudiado
mientras transitaba frente a su estrella
anfitriona y parte de la luz del astro atravesaba su atmósfera.
9El sistema planetario más poblado
Usando el buscador de planetas HARPS,
los astrónomos descubrieron un sistema
compuesto por, al menos, cinco planetas
que orbitan alrededor de una estrella
­similar al Sol, conocida como HD 10180.
Es posible que el sistema incluya otros
dos planetas, uno de los cuales podría
ser el de menor masa detectado hasta la
fecha. Además, el equipo encontró
­evi­dencia de que las distancias entre los
­planetas y su estrella siguen un patrón
regular, al igual que en nuestro Sistema
Solar.
10El movimiento de las estrellas en la Vía
Láctea
Después de más de 1.000 noches de
observación en La Silla, realizadas durante
un período de 15 años, los astrónomos
han determinado los movimientos de más
de 14.000 estrellas similares al Sol, las
que residen en las cercanías de nuestro
astro. Estos estudios demuestran que
nuestra galaxia ha llevado una vida mucho
más turbulenta y caótica de lo que se
suponía anteriormente.
1
2
3
4
6
7
8
9
10
7
La galaxia Centaurus A
(NGC 5128). Esta imagen
fue tomada con el instru­
mento Wide Field Imager
instalado en el Teles­
copio MPG/ESO de
2,2 metros, en el Obser­
vatorio La Silla en Chile.
8
ESO. Agradecimiento: VPHAS+ Consortium/Cambridge Astronomical Survey Unit
La espectacular nebu­
losa de Carina, una
región de formación
estelar, fue captada en
detalle por el VLT ­S urvey
Telescope en el Obser­
vatorio Paranal de ESO.
Esta imagen fue tomada
con la ayuda de Sebas­
tián Piñera, Presidente
de Chile.
Esta espectacular
­imagen de la guardería
estelar IC 2944 fue
publicada para con­­
memorar un importante
hito: los 15 años del Very
Large Telescope de ESO.
9
El Very Large Telescope
El conjunto de telescopios que confor­
man el Very Large Telescope constituye
la instalación óptica más emblemática
de la astronomía europea en este tercer
milenio. Es el instrumento óptico más
avanzado a nivel mundial, y comprende
cuatro Unidades de Telescopio equipa­
das con enormes espejos principales
de 8,2 metros de diámetro, además de
cuatro Telescopios Auxiliares móviles
de 1,8 metros que pueden combinarse
para formar un interferómetro.
Las Unidades de Telescopios de
8,2 metros además pueden usarse de
manera individual. Estos telescopios
son tan poderosos que cada uno
de ellos permite obtener imágenes de
El Very Large Telescope
al atardecer.
10
objetos celestes cuatro mil millones de
veces más tenues que lo que alcanza a
ver el ojo humano.
El programa de instrumentación del
VLT es el más ambicioso concebido
jamás para un solo observatorio.
Incluye sistemas de procesamiento de
imágenes, cámaras y espectrógrafos
que abarcan una amplia región del
espectro electromagnético, desde lon­
gitudes de onda de luz ultravioleta
(0,3 µm) hasta aquellas de radiación
infrarroja media (20 µm).
Cada Unidad de Telescopio se encuen­
tra en el interior de un edificio com­
pacto, climatizado, que rota de manera
sincronizada con el telescopio. Esto
ayuda a mejorar las condiciones de
observación, ya que se minimizan las
turbulencias en el tubo del telescopio,
ocasionadas por las diferencias en
­temperatura y los cambios en el flujo
del viento.
La primera Unidad de Telescopio inició
sus operaciones científicas de manera
regular el 1 de abril de 1999. El VLT ya
ha producido un gran impacto en la
astronomía observacional. Es la instala­
ción terrestre individual más productiva
del mundo, y sus resultados en prome­
dio conducen a la publicación diaria de
más de un artículo científico en revistas
especializadas.
UT3 (Melipal)
UT4 (Yepun)
SPHERE
VISIR (2015)
VIMOS
AOF (2016)
HAWK-I
SINFONI
MUSE
LGS
UT2 (Kueyen)
FLAMES
X-SHOOTER
UVES
VST
VISTA
OmegaCAM
VIRCAM
UT1 (Antu)
VLT
Foco incoherente
combinado del VLT:
ESPRESSO (2016)
VLTI
MIDI
AMBER
Instrumento visitante
GRAVITY (2016)
MATISSE (2016)
Instrumentos del Very
Large Telescope.
ESO/G.Hüdepohl (atacamaphoto.com)
NACO
CRIRES (2016)
FORS2
KMOS
11
Óptica adaptativa
La turbulencia de la atmósfera terrestre
distorsiona las imágenes obtenidas
incluso en los mejores sitios de observación del mundo, incluyendo los de ESO
en Chile. Esta turbulencia hace que las
estrellas parpadeen de una forma que
deleita a los poetas, pero frustra a los
astrónomos, ya que causa la pérdida de
nitidez de los detalles más sutiles del
­cosmos. Al realizar observaciones direc­
tamente desde el espacio, los astrónomos pueden evitar este efecto de distorsión, pero los altos costos asociados a la
­construcción y operación de telescopios
espaciales, comparados con el uso de
instalaciones terrestres, limita el tamaño y
el alcance de los telescopios que podemos colocar fuera de la Tierra.
Los astrónomos han recurrido a un
método denominado óptica adaptativa
para resolver este problema. Sofisticados
espejos deformables controlados por
computador pueden corregir en tiempo
real la distorsión provocada por la turbulencia de la atmósfera terrestre, obteniendo imágenes casi tan nítidas como
aquellas tomadas desde el espacio. Una
vez hechas las correcciones, la óptica
adaptativa permite al sistema en cuestión
captar detalles más precisos de objetos
astronómicos con una emisión de luz muy
tenue, detalles que de otra forma serían
imperceptibles desde la Tierra.
Esta tecnología requiere de una estrella de
referencia con un brillo bastante in­tenso,
que debe encontrarse muy cerca del
ob­jeto a estudiar. Esta estrella se usa para
medir la distorsión provocada por la
atmósfera de modo que el espejo deformable pueda corregirla. Debido a que no
es posible encontrar estrellas como estas
en cualquier parte del cielo nocturno, los
astrónomos pueden crear estrellas artificiales emitiendo un poderoso rayo láser que
alcanza los 90 kilómetros de altitud, en las
capas superiores de la atmósfera terrestre.
Gracias a las estrellas guías láser, hoy en
día es posible observar prácticamente
todo el cielo con la óptica adaptativa.
ESO ha liderado el camino en el desarrollo de estas tecnologías, colaborando
además con diversos institutos y con
la industria europea. Las instalaciones
de óptica adaptativa de ESO han obtenido destacados resultados científicos.
Estos incluyen las primeras observaciones
directas de un planeta extrasolar (ver
pá­gina 6), así como el análisis detallado
del entorno que rodea al agujero negro
ubicado en el centro de la Vía Láctea (ver
página 6).
La próxima generación de óptica adaptativa estará disponible tanto en el VLT
como en el European Extremely Large
Telescope (E-ELT). Esto incluye el uso de
varias estrellas guías láser en el VLT, además de avanzados instrumentos de
óptica adaptativa para la búsqueda de
planetas. Sistemas aún más sofisticados,
diseñados para cumplir con los desafíos
del E-ELT, se encuentran en fase de de­­
sarrollo. Recientemente, se han logrado
avances significativos que permitirán
corregir un campo visual más amplio,
resultado que tendrá un gran impacto en
el diseño de futuros sistemas de óptica
adaptativa para el VLT y el E-ELT.
Esta imagen muestra
el funcionamiento de
un sistema de óptica
adaptativa.
Turbulencia atmosférica
Haces de luz
Espejo secundario
Espejo primario
Espejo deformable
Cámara astronómica
Computador
12
Medición de la turbulencia
ESO/G.Hüdepohl (atacamaphoto.com)
Láser PARLA del
VLT. El láser se utiliza
para generar una
­e strella artificial en
nuestra atmósfera,
a unos 90 kilómetros
de altitud.
13
El Interferómetro del VLT
Los distintos telescopios del VLT
­pueden combinarse para formar el
Interferómetro gigante del VLT (o VLTI),
permitiendo a los astrónomos ver
­detalles con una precisión 16 veces
mayor que la de un telescopio indivi­
dual, y estudiar objetos celestes con
una exactitud sin precedentes. Con el
VLTI es posible observar con gran
­nitidez la superficie de una estrella e
incluso estudiar el entorno de un
­agujero negro en el centro de otra
galaxia.
Uno de los cuatro
Teles­­c opios Auxiliares
de 1,8 metros, parte
del Interferómetro del
Very Large Telescope.
Vista panorámica del
túnel del Interferómetro
del Very Large Telescope.
14
La luz obtenida por los distintos teles­
copios se combina en el VLTI mediante
un complejo sistema de espejos situa­
dos en túneles subterráneos, lo que
permite que todos los haces de luz
recorran la misma distancia, con varia­
ciones de menos de 0,001 milímetros
sobre trayectos de más de 100 metros.
Con este enorme “telescopio virtual”
de 130 metros, el VLTI puede realizar
mediciones que equivalen a detectar
la cabeza de un tornillo en la Estación
Espacial Internacional, en órbita a
400 kilómetros de la Tierra.
Los Telescopios Auxiliares del VLTI
Para explotar la capacidad del VLTI
cada noche, se dispone de cuatro
Telescopios Auxiliares (AT, por sus
siglas en inglés) de menor tamaño. Los
AT están instalados sobre rieles que
permiten moverlos entre las distintas
posiciones de observación definidas
de manera muy precisa. Desde estas
posiciones, los espejos de los AT
­reflejan los haces de luz que luego son
combinados en el VLTI.
Los AT poseen características bastante
inusuales: son autosuficientes en sus
cúpulas protectoras ultra compactas,
con sistemas electrónicos e hidráulicos
propios, así como equipos de ventila­
ción y enfriamiento, además de un
transportador capaz de levantarlos y
trasladarlos de una posición a otra.
ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org)
Si bien las Unidades de Telescopios
de 8,2 metros pueden combinarse para
formar el VLTI, la mayor parte del
tiempo estos colosos se emplean de
manera individual para diversos pro­
pósitos, por lo que sólo están disponi­
bles para observaciones interfero­
métricas durante un número limitado de
noches al año.
15
Telescopios de rastreo
Dos poderosos telescopios, el Visible
and Infrared Survey Telescope for
­Astro­­nomy (VISTA) y el VLT Survey
Telescope (VST), se encuentran ubicados
en el Observatorio Paranal de ESO.
Son los telescopios de rastreo más potentes del mundo y aumentan de manera
signifi­cativa el potencial de descubrimientos científicos del Observatorio Paranal.
Muchos de los objetos astronómicos
más interesantes (desde débiles enanas
marrones en la Vía Láctea, hasta los
­cuásares más lejanos) son difíciles de
observar. Encontrarlos es como buscar
una aguja en un pajar. Los telescopios
de mayor tamaño, como el Very Large
Telescope (VLT) de ESO y el Telescopio
Espacial Hubble NASA/ ESA, sólo pueden estudiar una ínfima parte del cielo en
un determinado momento, pero tanto
VISTA como el VST están diseñados para
fotografiar en profundidad áreas mucho
más extensas y a gran velocidad. Ambos
Estos sondeos ya están ofreciendo
­resultados científicos de forma directa.
Además, los fascinantes objetos descubiertos por ambos telescopios serán
sometidos a estudios detallados tanto
por el VLT como por otros telescopios
terrestres y espaciales. Ambos telescopios de rastreo se encuentran cerca del
VLT y comparten las mismas condiciones
excepcionales para la observación, así
como un modelo operacional similar y
altamente eficiente.
VISTA tiene un espejo principal de
4,1 metros de diámetro y es el telescopio de rastreo en infrarrojo cercano
más potente del mundo. En el corazón
de VISTA se encuentra instalada una
cámara de 3 toneladas que contiene
16 detectores sensibles a la luz infrarroja,
los cuales tienen una resolución total
de 67 megapixeles. Su campo de visión
es mayor al de cualquier cámara astro­
nómica de infrarrojo cercano en la actualidad.
El VST es un telescopio de 2,6 metros
con tecnología de punta, equipado con el
instrumento OmegaCAM, una enorme
cámara CCD de 268 megapixeles, cuyo
campo visual es equivalente a cuatro
veces el área de la Luna llena. Es el complemento perfecto de VISTA ya que rastrea el cielo en luz visible.
El VST es resultado de una alianza entre
ESO y el Observatorio Astronómico
Capodimonte (OAC) en Nápoles, un centro de investigación perteneciente al
Instituto Nacional Italiano de Astrofísica
(INAF).
El VST: El telescopio de
mayor tamaño a nivel
mundial diseñado para
rastrear los cielos en
luz visible.
ESO/G. Lombardi (glphoto.it)
El interior de la cúpula
del telescopio VISTA.
telescopios se encuentran realizando
una serie de sondeos cuidadosamente
diseñados, creando así enormes bases
de datos con fotografías y catálogos de
objetos que serán de gran valor para los
astrónomos en las próximas décadas.
16
ESO/J. Emerson/VISTA. Agradecimiento: Cambridge Astronomical Survey Unit
Esta imagen de campo
amplio de la nebulosa
de Orión (Messier 42),
localizada a 1.350 años
luz de la Tierra, fue
tomada con el telesco­
pio VISTA en el Obser­
vatorio Paranal de ESO,
en Chile.
ESO/INAF-VST/OmegaCAM. Agradecimiento: OmegaCen/Astro-WISE/Kapteyn Institute
La primera imagen
publicada del VST
muestra la espectacular
región de formación
estelar Messier 17,
­t ambién conocida como
la nebulosa Omega o
la nebulosa del Cisne.
17
ALMA
En lo alto del llano de Chajnantor en
los Andes chilenos, el Observatorio
Europeo Austral, junto con sus socios
internacionales, opera el Atacama
Large Millimeter/submillimeter Array,
ALMA, un telescopio con tecnología de
vanguardia capaz de analizar la luz de
­algunos de los objetos más fríos del
Universo. Esta luz, que posee una lon­
gitud de onda de aproximadamente un
milímetro, ocupa la región comprendida
entre la luz infrarroja y las ondas de
radio en el espectro electromagnético,
por lo que se conoce como radiación
milimétrica y submilimétrica. ALMA
puede analizar el Universo en estas
­longitudes de onda con una sensibili­
dad y resolución sin precedentes,
logrando una visión hasta diez veces
más nítida que la del Telescopio
Espacial Hubble. Además, permite
complementar las imágenes obtenidas
con el Interferómetro del VLT.
La luz que nos llega en estas longitudes
de onda proviene de extensas nubes
frías presentes en el espacio intereste­
lar, a temperaturas que alcanzan los
-263 grados Celsius, y de algunas de
las galaxias más antiguas y distantes
en el Universo. Los astrónomos pueden
usar esta luz para estudiar las condicio­
nes químicas y físicas de las nubes
moleculares (densas regiones de gas y
polvo donde nacen nuevas estrellas).
Vista aérea del Llano de
Chajnantor, ubicado a
5.000 metros sobre el
nivel del mar en los
Andes chilenos, donde
se encuentra el conjunto
de antenas de ALMA.
18
A menudo, estas regiones del Universo
resultan oscuras y opacas si se obser­
van en luz visible, pero brillan intensa­
mente en la región milimétrica y submi­
limétrica del espectro.
ALMA estudia los componentes esen­
ciales de las estrellas, los sistemas pla­
netarios, las galaxias y la vida misma.
Al entregar a los científicos imágenes
detalladas del nacimiento de estrellas y
planetas en las cercanías de nuestro
Sistema Solar, y al detectar galaxias
distantes que se forman en los confines
del Universo observable, ALMA permi­
tirá a los astrónomos abordar algunas
de las preguntas más complejas sobre
nuestros orígenes cósmicos.
La radiación milimétrica y submilimé­
trica abre una ventana hacia las enig­
máticas regiones más frías del Universo,
pero estas señales provenientes del
espacio exterior suelen ser absorbidas
por el vapor de agua presente en la
atmósfera terrestre. Esto ha obligado a
construir los telescopios destinados
a este tipo de astronomía en lugares
áridos y de gran altura.
Por esta razón ALMA, el proyecto
astronómico más grande en la actuali­
dad, fue construido a 5.000 metros
sobre el nivel del mar, en el llano de
Chajnantor. Este lugar, ubicado a unos
50 kilómetros al este de San Pedro de
Atacama, en el norte de Chile, posee
uno de los climas más secos de la
Tierra. Los astrónomos encuentran aquí
condiciones inigualables para la obser­
vación, pero deben operar un obser­
vatorio de última generación bajo con­
diciones extremadamente adversas y
en un ambiente con niveles muy bajos
de oxígeno. Chajnantor supera en unos
750 metros la altura de los observato­
rios ubicados en el volcán Mauna Kea,
y en 2.400 metros la altitud del VLT,
situado en el cerro Paranal.
El Atacama Large Millimeter/submilli­
meter Array (ALMA), una instalación
astronómica internacional, es una cola­
boración entre Europa, América del
Norte y Asia Oriental en cooperación
con la República de Chile. ALMA
está financiado en Europa por ESO, en
América del Norte por la fundación
Nacional de Ciencia de los Estados
Unidos (NSF) en cooperación con
Consejo Nacional de Investigación de
Canadá (NRC) y el Consejo Nacional
de Ciencias (NSC) de Taiwán; y en Asia
Oriental por los Institutos Nacionales
de Ciencias Naturales de Japón (NINS)
en cooperación con la Academia Sinica
(AS) de Taiwán. La construcción y
­operaciones de ALMA en Europa están
lideradas por ESO; en América del
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
Una antena europea de
ALMA, con sus 100 tone­
ladas de peso, da un
paseo sobre Lore, uno
de los transportadores
gigantes de ALMA, en el
Centro de Apoyo a las
Operaciones en los
Andes chilenos.
Clem & Adri Bacri-Normier (wingsforscience.com)/ESO
Norte por el National Radio Astronomy
Observatory (NRAO), gestionado por
Associated Universities, Inc. (AUI); y en
Asia Oriental por el Observatorio Astro­
nómico Nacional de Japón (NAOJ). El
Joint ALMA Observatory (JAO) propor­
ciona al proyecto la unificación tanto
del liderazgo como de la gestión de la
construcción, puesta a punto y opera­
ción de ALMA.
19
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO). Imagen en luz visible: NASA/ESA Hubble Space Telescope
Las galaxias de las
Antenas son dos
galaxias espirales en
colisión con formas muy
distorsionadas, situadas
a unos 70 millones de
años luz de distancia.
Esta imagen combina
observaciones reali­
zadas por ALMA (efec­
tuadas en dos rangos de
longitud de onda distin­
tos, durante la primera
fase de prueba del
observatorio) con obser­
vaciones en luz visible
obtenidas por el Teles­
copio Espacial Hubble
NASA/ESA.
20
ALMA posee un diseño revolucionario,
compuesto por 66 antenas de alta pre­
cisión. El conjunto principal, de cin­
cuenta antenas de 12 metros de diáme­
tro, actúa de manera coordinada como
un único telescopio (un interferómetro).
Otro conjunto adicional, más compacto,
cuenta con doce antenas de 7 metros
y cuatro de 12 metros de diámetro. Las
antenas pueden ser transportadas a lo
largo del llano altiplánico y distribuidas
sobre un área cuyo diámetro va desde
los 150 metros hasta los 16 kilómetros.
Esto convierte a ALMA en un poderoso
“zoom” variable.
El supercomputador de ALMA, el corre­
lacionador, efectúa hasta 17 mil billones
de operaciones por segundo, y es uno
de los computadores especializados
más veloces del mundo.
El observatorio ALMA fue inaugurado
en 2013, pero las primeras observacio­
nes científicas con un conjunto parcial
de antenas se iniciaron en 2011.
APEX
Como legado del telescopio SEST
(Swedish–ESO Submillimetre
Telescope), que operó en La Silla desde
1987 hasta 2003, ESO se hace cargo de
las operaciones de APEX gracias a una
asociación entre ESO y el Observatorio
Espacial de Onsala (Suecia).
APEX bajo la Luna.
Imagen de la formación
de estrellas en la nebu­
losa de Orión captada
por APEX.
ESO/B. Tafreshi (twanight.org)
Actualmente los astrónomos utilizan
el telescopio APEX para estudiar las
condiciones existentes en el interior de
las nubes moleculares, como las que
rodean a la nebulosa de Orión, o los
Pilares de la Creación en la nebulosa
del Águila. APEX ha permitido encontrar
gas monóxido de carbono y moléculas
orgánicas complejas, incluso logró
detectar por primera vez moléculas
­cargadas que poseen flúor. Estos
­descubrimientos permiten profundizar
en nuestro conocimiento sobre las
cunas de gas en las que nacen nuevas
estrellas.
ESO/Digitized Sky Survey 2
Los astrónomos tienen a disposición
otra instalación complementaria para la
astronomía milimétrica y submilimétrica
en Chajnantor: el Atacama Pathfinder
Experiment (APEX). Éste es un teles­
copio de 12 metros de diámetro que
consiste en una antena prototipo de
ALMA, que opera en el mismo llano de
Chajnantor. APEX inició sus observa­
ciones muchos años antes que ALMA,
pero ahora que el gran conjunto se
encuentra completo, está asumiendo
un importante rol en el rastreo del cielo.
21
El E-ELT
Los telescopios de gran tamaño consti­
tuyen una de las mayores prioridades
para la astronomía terrestre a nivel
mundial. Permitirán grandes avances en
el campo de la astrofísica a través de
estudios detallados de objetos como
planetas extrasolares, agujeros negros
supermasivos, así como la naturaleza
y distribución de la materia y energía
oscuras que dominan el Universo.
El revolucionario European Extremely
Large Telescope (E-ELT) contará con
un espejo principal de 39 metros y será
el telescopio óptico e infrarrojo cercano
de mayor envergadura: “el ojo más
grande del mundo para mirar el cielo”.
El E-ELT superará en tamaño a todos
los telescopios ópticos existentes com­
22
binados y recolectará 13 veces más
luz que los telescopios ópticos más
grandes que operan actualmente.
Además, será capaz de corregir la
­distorsión producida por la turbulencia
atmosférica de manera inmediata,
­ofreciendo imágenes con una nitidez
16 veces superior a la del Telescopio
Espacial Hubble. Posee un innovador
diseño de cinco espejos, con un espejo
primario conformado por 798 seg­
mentos hexagonales, cada uno de
1,4 metros de ancho y tan solo 5 centí­
metros de espesor.
Con el inicio de sus operaciones pro­
gramado para el año 2024, el E-ELT
abordará los mayores desafíos científi­
cos de nuestra era con el claro objetivo
de lograr descubrimientos inéditos en
temas como la búsqueda de exo­
planetas similares a la Tierra, ubicados
en las llamadas “zonas habitables”
donde podría existir vida – uno de los
“santos griales” de la astronomía
observacional moderna. También reali­
zará arqueología estelar a través del
estudio de estrellas antiguas y pobla­
ciones estelares en galaxias cercanas y
contribuirá notablemente a la cosmo­
logía a través de la medición de las
­propiedades de las primeras estrellas y
galaxias, así como al análisis de la
naturaleza de la materia y energía oscu­
ras. Asimismo, los astrónomos están
preparándose para lo inesperado:
­nuevas e imprevisibles interrogantes
que sin duda surgirán a partir de los
descubrimientos realizados con el
E-ELT.
Imagen nocturna del
cerro Armazones, lugar
que albergará al futuro
European Extremely
Large Telescope.
Diversos segmentos
del espejo primario
gigante del E-ELT son
sometidos a pruebas
en las cercanías de la
Oficina Central de ESO
en Garching, Alemania.
Impresión artística del
futuro E-ELT.
23
La danza de tres pla­
netas sobre La Silla.
Sobre las redondas
cúpulas de los teles­
copios, tres de los
­planetas de nuestro
­S istema Solar — Júpiter
(arriba), Venus (abajo a
la izquierda), y Mercurio
(abajo a la derecha) —
participan en una
danza cósmica justo al
­a nochecer.
24
La Silla
El New Technology Telescope (NTT),
de 3,58 metros de diámetro, incorporó
innovadores adelantos en las áreas
de la ingeniería y diseño de telescopios.
Fue el primero en tener un espejo
­principal controlado por computador
(óptica activa), una tecnología desarro­
llada en ESO y empleada ahora en
el VLT y en la mayoría de los grandes
teles­copios del planeta.
Siempre en La Silla, el telescopio de
3,6 metros de ESO opera desde 1977.
Después de importantes mejoras, sigue
a la vanguardia entre los telescopios
de 4 metros del hemisferio sur. Es el
hogar del buscador de planetas extra­
solares más importante del mundo:
HARPS, un espectrógrafo de una preci­
sión inigualable.
Además, la infraestructura de La Silla
es utilizada por muchos de los estados
miembros de ESO para proyectos
específicos, tales como el telescopio
suizo Leonhard Euler de 1,2 metros, los
buscadores de explosiones de rayos
gamma Rapid-Eye Mount (REM) y
TAROT (Télescope à Action Rapide pour
les Objets Transitoires — Telescopio de
Acción Rápida para Objetos Transito­
rios). La Silla también alberga instala­
ciones con fines más generales, como
el Telescopio MPG/ESO de 2,2 metros
y el telescopio Danés de 1,54 metros.
El Wide Field Imager, con una resolución
de 67 millones de pixeles, instalado en
el Telescopio MPG/ESO de 2,2 metros,
ha obtenido diversas y espectaculares
imágenes de objetos celestes, algunas
de las cuales se han transformado en
verdaderos íconos.
ESO/Y. Beletsky
El Observatorio La Silla, a 600 kilóme­
tros al norte de Santiago de Chile y a
una altura de 2.400 metros sobre el
nivel del mar, ha sido un emblema de
ESO desde la década de los sesenta.
En este lugar ESO aún opera dos de los
telescopios de cuatro metros más
avanzados a nivel mundial, permitiendo
que La Silla siga siendo uno de los
observatorios científicamente más pro­
ductivos del mundo.
25
De ideas a publicaciones científicas:
el flujo de datos
La operación de los telescopios de ESO
constituye un proceso constante que se
inicia en el momento en que los astrónomos presentan las reseñas de sus proyectos de observación con el fin de abordar
objetivos científicos específicos. Ex­pertos
de la comunidad evalúan las propuestas
recibidas y, una vez aprobadas, se obtiene
una descripción detallada de las observaciones que se llevarán a cabo.
Estas observaciones son luego realizadas
por los telescopios y los datos obtenidos
son puestos inmediatamente a disposición de los equipos a cargo de la investigación. Las observaciones científicas y los
datos de calibración también son utilizados por los científicos de ESO para monitorear en detalle la calidad de los datos
obtenidos y el comportamiento de los instrumentos con el fin de garantizar que
ambos cumplan con los parámetros establecidos. Todo este proceso se sustenta
en la continua transferencia de datos entre
los observatorios de Chile y la Oficina
Central de ESO en Garching, Alemania.
Todos los datos científicos y de calibración obtenidos se almacenan en el
Archivo Científico de ESO. Éste contiene
el registro completo de todas las observaciones realizadas desde el inicio de
las operaciones del Very Large Telescope
y su interferómetro, así como de los teles­
copios de rastreo VISTA y VST, situados
en Paranal. Además guarda las observaciones realizadas con los telescopios
de La Silla y el radiotelescopio submilimétrico APEX en Chajnantor. Los datos
almacenados en el archivo normalmente
se hacen públicos un año después de
su obtención, quedando disponibles
también para otros investigadores.
La forma tradicional de observar es
­asignando fechas específicas en las que
los astrónomos deben viajar al telescopio
para dirigir personalmente la observación, asistidos por expertos del observatorio. Este sistema, conocido como
“modo visitante”, permite a los astrónomos adaptar sus estrategias de obser­
vación de acuerdo a los resultados que
van obteniendo y a las condiciones
atmosféricas existentes. Sin embargo, en
el momento en que se asignan las fechas
no es posible garantizar que las condiciones de observación serán las óptimas.
ESO ha desarrollado un esquema alternativo que consiste en un “modo de
­servicio” donde las observaciones, claramente detalladas por los astrónomos
que las presentan, son programadas de
manera flexible y se lleven a cabo únicamente cuando las condiciones son
­adecuadas. En este formato, cada observación preestablecida debe especificar
las condiciones que se consideran aceptables para la obtención de los datos
científicos.
Pese a que este tipo de programación
flexible no permite al astrónomo decidir
sus estrategias de observación en tiempo
real, presenta un sinnúmero de ventajas
que hacen del modo servicio la opción
elegida por el 70% de los usuarios del
VLT.
El centro de procesa­
miento de datos en la
Oficina Central de ESO
en Garching, Alemania,
donde se archiva y dis­
tribuye la información
obtenida con los teles­
copios de ESO.
26
Alianzas
Fomentar la cooperación dentro del campo
de la astronomía es uno de los aspectos
­centrales de la misión de ESO, por lo que esta
organización ha desempeñado un papel
­fundamental en la creación de un Área de
Investigación Europea dedicada al estudio
astronómico y astrofísico.
Banderas de los esta­
dos miembros de ESO
sobre la plataforma del
Very Large Telescope.
Cada año, miles de astrónomos de los estados
miembros, así como de otros países, llevan
a cabo investigaciones usando datos obtenidos en los distintos sitios de observación de
ESO. Los astrónomos a menudo conforman
equipos de investigación internacionales,
con miembros en diversas naciones, produciendo resultados que se publican en cientos
de artículos cientí­ficos cada año.
Con el fin de entregar telescopios e instrumentos cada vez mejores a la comunidad científica,
ESO cultiva un estrecho vínculo con un gran
número de industrias europeas de alta tecnología. Estas industrias cumplen un rol fundamental en la ejecución de los proyectos de
ESO. Sin la participación activa y entusiasta de
los socios comerciales tanto en los países
miembros como en Chile, estos proyectos no
serían posibles.
En el campo del desarrollo tecnológico, ESO
mantiene estrechas relaciones con diversos
grupos de investigación en institutos universitarios de los países miembros y de otras
naciones. Esto permite que los astrónomos de
los estados miembros participen de manera
activa en la planificación y diseño de los instru­
mentos científicos para los actuales teles­
copios de ESO, así como para otros telescopios existentes o en planificación. El desarrollo
de instrumentación para la astronomía ofrece
grandes oportunidades para los centros nacionales de excelencia dedicados a la investigación, atrayendo a una gran cantidad de nuevas
generaciones de científicos e ingenieros.
EIROforum y la Comi­
sión Europea se com­
prometen a ampliar su
colaboración.
Foto de grupo de la
conferencia “Science
from Next Generation
Imaging Spectroscopic
Surveys — Ciencia de
la próxima generación
de sondeos espectroscópicos de imágenes”.
Alvio Renzini en la
­c onferencia ESO@50,
celebrando los 50 años
del Observatorio Europeo Austral.
M. McCaughrean (ESA)/ESO
ESO cuenta con un extenso programa para
investigadores asociados o fellows (jóvenes
astrónomos con grado de doctor) y estu­
diantes, contribuyendo así a la movilidad de
los cientí­ficos europeos. Científicos de mayor
trayectoria pertenecientes a los estados miembros y a otros países trabajan por tempo­radas
como visitantes en los observatorios de la
organización. Además, ESO mantiene un
activo programa de conferencias internacio­
nales sobre lo último en astronomía y tecnologías asociadas, y proporciona apoyo logístico
a la revista científica internacional Astronomy
& Astrophysics.
27
Oficina Central de ESO
Karl-Schwarzschild-Str. 2, 85748 Garching bei München, Alemania
Teléfono: +49 89 32006 0 | Fax: +49 89 3202362 | Correo electrónico: [email protected]
Oficina de Santiago
Alonso de Córdova 3107, Vitacura, Santiago, Chile
Teléfono: +56 2 2463 3000 | Fax: +56 2 2463 3101 | Correo electrónico: [email protected]
10.2014 — Spanish
ESO/T. Preibisch
www.eso.org