Alcanzando nuevas metas en astronomía

Transcripción

1 ESO Observatorio Europeo Austral Alcanzando nuevas metas en astronomía

2 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 espectáculo sorprendente para las personas de eras y culturas pasadas, así como lo es hoy para nosotros. En la actualidad, la astronomía se distingue por ser una de las ciencias de mayor dinamismo gracias al uso de las tecnologías más sofisticadas y avanzadas que existen. Estas herra mientas 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 fundamental que a todos nos intriga existe vida en otros lugares del Universo? ESO es la principal organización astronómica intergubernamental a nivel mundial y desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de potentes instalaciones para la observación astronómica desde la Tierra. El año 2012 corresponde a la celebración del 50 aniversario de la firma de la Convención de ESO, la que dio origen a la organización, 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 teles copios que cuentan con espejos de hasta 3,6 metros de diámetro. La insta lación 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 terrestre. 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 capacidades de esta instalación única en su tipo. Cada año, se reciben alrededor de 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 El Observatorio Paranal de ESO, hogar del Very Large Telescope. 2

3 hacen de ESO el observatorio terrestre más productivo del mundo, con la publicación diaria de más de dos artículos científicos en revistas especializadas, basados en datos obtenidos a través de sus instalaciones (871 artículos científicos sólo en 2012). ESO es también el punto de convergencia de la participación europea en el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una colaboración internacional con Norteamérica, Asia del Este y la República de Chile. Los socios de ALMA operan este exclusivo telescopio en el llano de Chajnantor, localizado 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 primario segmentado de 39 metros de diámetro. El programa del E-ELT fue aprobado en el año 2012 y se espera que el telescopio inicie sus operaciones alrededor del 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 3

4 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 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 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 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

5 El Observatorio La Silla. El Atacama Large Millimeter/submilli meter Array en el llano de Chajnantor. Clem & Adri Bacri-Normier (wingsforscience.com)/eso ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org) 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. J. L. Dauvergne & G. Hüdepohl (atacamaphoto.com)/eso El European Extremely Large Telescope en el cerro Armazones (impresión artística). 5

6 Logros científicos de ESO Los 10 descubrimientos astronómicos más destacados de ESO: 1 Estrellas 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. 2 La 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 Primera 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. 4 Estallidos 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. 5 Medición 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. 6 La estrella más antigua de la Vía Láctea Utilizando el VLT de ESO, astrónomos lograron calcular la edad de la estrella más antigua conocida en nuestra galaxia. Esta estrella, de millones de años de 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. 7 Destellos 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. 8 Medición 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. 9 El 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 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 evi dencia de que las distancias entre los planetas y su estrella siguen un patrón regular, al igual que en nuestro Sistema Solar. 10 El movimiento de las estrellas en la Vía Láctea Después de más de noches de observación en La Silla, realizadas durante un período de 15 años, los astrónomos han determinado los movimientos de más de 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. 6

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8 La galaxia Centaurus A (NGC 5128). Esta imagen fue tomada con el instrumento Wide Field Imager instalado en el Telescopio MPG/ESO de 2,2 metros, en el Observatorio La Silla en Chile. 8

9 La espectacular nebulosa de Carina, una región de formación estelar, fue captada en detalle por el VLT Survey Telescope en el Observatorio Paranal de ESO. Esta imagen fue tomada con la ayuda de Sebastián Piñera, Presidente de Chile. ESO. Agradecimiento: VPHAS+ Consortium/Cambridge Astronomical Survey Unit 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

10 El Very Large Telescope El conjunto de telescopios que conforman 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 equipadas 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 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 longitudes de onda de luz ultravioleta (0,3 µm) hasta aquellas de radiación infrarroja media (20 µm). Cada Unidad de Telescopio se encuentra en el interior de un edificio compacto, 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 El VLT ya ha producido un gran impacto en la astronomía observacional. Es la instalación terrestre individual más productiva del mundo, y sus resultados en promedio conducen a la publicación diaria de más de un artículo científico en revistas especializadas. El Very Large Telescope al atardecer. 10

11 UT3 (Melipal) SPHERE VISIR (2015) VIMOS UT4 (Yepun) AOF (2016) HAWK-I SINFONI MUSE LGS UT2 (Kueyen) FLAMES X-SHOOTER UVES VST OmegaCAM VISTA VIRCAM UT1 (Antu) NACO CRIRES (2016) FORS2 KMOS 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) 11

12 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 directamente 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 in tenso, que debe encontrarse muy cerca del ob jeto 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 pá gina 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. Haces de luz Turbulencia atmosférica Espejo secundario Espejo primario Espejo deformable Cámara astronómica Computador Medición de la turbulencia 12

13 Láser PARLA del VLT. El láser se utiliza para generar una estrella artificial en nuestra atmósfera, a unos 90 kilómetros de altitud. ESO/G.Hüdepohl (atacamaphoto.com) 13

14 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 individual, 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. La luz obtenida por los distintos telescopios se combina en el VLTI mediante un complejo sistema de espejos situados en túneles subterráneos, lo que permite que todos los haces de luz recorran la misma distancia, con variaciones 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. Uno de los cuatro Teles copios Auxiliares de 1,8 metros, parte del Interferómetro del Very Large Telescope. Vista panorámica del túnel del Interferómetro del Very Large Telescope. 14

15 Los Telescopios Auxiliares del VLTI 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 propósitos, por lo que sólo están disponibles para observaciones interferométricas durante un número limitado de noches al año. 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 ventilación y enfriamiento, además de un transportador capaz de levantarlos y trasladarlos de una posición a otra. ESO/José Francisco Salgado (josefrancisco.org) 15

16 Telescopios de rastreo Dos poderosos telescopios, el Visible and Infrared Survey Telescope for Astro nomy (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 signifi cativa 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 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. 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 astronómica 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 interior de la cúpula del telescopio VISTA. El VST: El telescopio de mayor tamaño a nivel mundial diseñado para rastrear los cielos en luz visible. ESO/G. Lombardi (glphoto.it) 16

17 ESO/INAF-VST/OmegaCAM. Agradecimiento: OmegaCen/Astro-WISE/Kapteyn Institute ESO/J. Emerson/VISTA. Agradecimiento: Cambridge Astronomical Survey Unit Esta imagen de campo amplio de la nebulosa de Orión (Messier 42), localizada a años luz de la Tierra, fue tomada con el telescopio VISTA en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile. La primera imagen publicada del VST muestra la espectacular región de formación estelar Messier 17, también conocida como la nebulosa Omega o la nebulosa del Cisne. 17

18 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 longitud 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 sensibilidad 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 interestelar, 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 condiciones químicas y físicas de las nubes moleculares (densas regiones de gas y polvo donde nacen nuevas estrellas). A menudo, estas regiones del Universo resultan oscuras y opacas si se observan en luz visible, pero brillan intensamente en la región milimétrica y submilimétrica del espectro. ALMA estudia los componentes esenciales de las estrellas, los sistemas planetarios, 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 permitirá a los astrónomos abordar algunas de las preguntas más complejas sobre nuestros orígenes cósmicos. La radiación milimétrica y submilimétrica abre una ventana hacia las enigmáticas 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 actualidad, fue construido a 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 observación, pero deben operar un observatorio de última generación bajo condiciones extremadamente adversas y en un ambiente con niveles muy bajos de oxígeno. Chajnantor supera en unos 750 metros la altura de los observatorios ubicados en el volcán Mauna Kea, y en metros la altitud del VLT, situado en el cerro Paranal. El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una colaboración 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 Vista aérea del Llano de Chajnantor, ubicado a metros sobre el nivel del mar en los Andes chilenos, donde se encuentra el conjunto de antenas de ALMA. 18

19 ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) Una antena europea de ALMA, con sus 100 toneladas 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. Norte por el National Radio Astronomy Observatory (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI); y en Asia Oriental por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). El Joint ALMA Observatory (JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operación de ALMA. Clem & Adri Bacri-Normier (wingsforscience.com)/eso 19

20 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 realizadas por ALMA (efectuadas en dos rangos de longitud de onda distintos, durante la primera fase de prueba del observatorio) con observaciones en luz visible obtenidas por el Telescopio Espacial Hubble NASA/ESA. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO). Imagen en luz visible: NASA/ESA Hubble Space Telescope ALMA posee un diseño revolucionario, compuesto por 66 antenas de alta precisión. El conjunto principal, de cincuenta antenas de 12 metros de diámetro, 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 correlacionador, 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 observaciones científicas con un conjunto parcial de antenas se iniciaron en

21 APEX Los astrónomos tienen a disposición otra instalación complementaria para la astronomía milimétrica y submilimétrica en Chajnantor: el Atacama Pathfinder Experiment (APEX). Éste es un telescopio de 12 metros de diámetro que consiste en una antena prototipo de ALMA, que opera en el mismo llano de Chajnantor. APEX inició sus observaciones muchos años antes que ALMA, pero ahora que el gran conjunto se encuentra completo, está asumiendo un importante rol en el rastreo del cielo. 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. 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). ESO/Digitized Sky Survey 2 Imagen de la formación de estrellas en la nebulosa de Orión captada por APEX. APEX bajo la Luna. ESO/B. Tafreshi (twanight.org) 21

22 El E-ELT Los telescopios de gran tamaño constituyen 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. 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 segmentos hexagonales, cada uno de 1,4 metros de ancho y tan solo 5 centímetros de espesor. Con el inicio de sus operaciones programado para el año 2024, el E-ELT abordará los mayores desafíos científicos de nuestra era con el claro objetivo de lograr descubrimientos inéditos en El E-ELT superará en tamaño a todos los telescopios ópticos existentes comtemas como la búsqueda de exoplanetas 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 realizará arqueología estelar a través del estudio de estrellas antiguas y poblaciones estelares en galaxias cercanas y contribuirá notablemente a la cosmología 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 oscuras. 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. 22

23 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

24 La danza de tres planetas sobre La Silla. Sobre las redondas cúpulas de los telescopios, tres de los planetas de nuestro Sistema Solar Júpiter (arriba), Venus (abajo a la izquierda), y Mercurio (abajo a la derecha) participan en una danza cósmica justo al anochecer. 24

25 La Silla El Observatorio La Silla, a 600 kilómetros al norte de Santiago de Chile y a una altura de 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 productivos del mundo. 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 desarrollada en ESO y empleada ahora en el VLT y en la mayoría de los grandes teles copios del planeta. Siempre en La Silla, el telescopio de 3,6 metros de ESO opera desde Después de importantes mejoras, sigue a la vanguardia entre los telescopios de 4 metros del hemisferio sur. Es el hogar del buscador de planetas extrasolares más importante del mundo: HARPS, un espectrógrafo de una precisión 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 Transitorios). La Silla también alberga instalaciones 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 25

26 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. Ex pertos 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 telescopios 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 observación 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 procesamiento de datos en la Oficina Central de ESO en Garching, Alemania, donde se archiva y distribuye la información obtenida con los telescopios de ESO. 26

27 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 estados 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 cientí ficos cada año. ESO cuenta con un extenso programa para investigadores asociados o fellows (jóvenes astrónomos con grado de doctor) y estudiantes, contribuyendo así a la movilidad de los cientí ficos europeos. Científicos de mayor trayectoria pertenecientes a los estados miembros y a otros países trabajan por tempo radas como visitantes en los observatorios de la organización. Además, ESO mantiene un activo programa de conferencias internacionales sobre lo último en astronomía y tecnologías asociadas, y proporciona apoyo logístico a la revista científica internacional Astronomy & Astrophysics. 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 instrumentos científicos para los actuales telescopios 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 Comisión Europea se comprometen 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 conferencia ESO@50, celebrando los 50 años del Observatorio Europeo Austral. M. McCaughrean (ESA)/ESO 27

28 Oficina Central de ESO Karl-Schwarzschild-Str. 2, Garching bei München, Alemania Teléfono: Fax: Correo electrónico: information@eso.org Oficina de Santiago Alonso de Córdova 3107, Vitacura, Santiago, Chile Teléfono: Fax: Correo electrónico: contacto@eso.org ESO/T. Preibisch Spanish