El telescopio solar GREGOR en el escenario de la investigacio n internacional

Transcripción

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2 El telescopio solar GREGOR en el escenario de la investigacio n internacional GREGOR es un telescopio alemán actualmente instalado en el Observatorio del Teide del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), en Tenerife. Con una apertura de 1,5 metros, es actualmente el telescopio solar más grande de Europa y el tercero en dimensiones del mundo. Además de su diámetro, su avanzada tecnología permitirá a la comunidad científica española, alemana e internacional- estudiar el Sol con un nivel de detalle sin precedentes hasta la fecha. No sólo se podrán comprender mejor los procesos físicos que acontecen en la mayoría de estrellas del universo, sino también resolver cuestiones terrenales: la actividad solar afecta e incluso daña los satélites y las redes de energía de diferentes regiones de la Tierra. Profundizar en su conocimiento puede ayudar a mitigar estos problemas de alto impacto económico. GREGOR ha sido diseñado para realizar observaciones de la fotosfera y cromosfera solares con alta resolución espacial, espectral y temporal, tanto en el rango visible del espectro como en el infrarrojo. Gracias a un novedoso sistema de óptica adaptativa, que compensa las turbulencias atmosféricas, GREGOR logrará una calidad de imagen que, hasta el momento, ningún telescopio solar terrestre había obtenido.

3 Una arquitectura singular Al contrario de los telescopios solares tradicionales, el diseño de GREGOR es completamente abierto para permitir que el aire circule libremente a través del telescopio y refrigere su estructura y los espejos, eliminando así la turbulencia que se produce por el calentamiento de todo el entorno del telescopio. La cúpula clásica ha sido sustituida por un techo completamente retráctil que fue diseñado y construido en 2004 por la Universidad Técnica de Delft (Países Bajos). Esta especial arquitectura exige una gran estabilidad mecánica en la estructura del telescopio para eliminar las vibraciones producidas por el viento, incluso en condiciones de fuerte viento. El espejo primario, de 1,5m de diámetro, está hecho de una pieza extremadamente fina de Zerodur, un material especial que apenas sufre alteraciones al ser sometido a la radiación solar y a los cambios de temperatura, evitando así que las imágenes se deformen. Al haber sido fabricado con Tecnología de materiales ligeros, tiene un peso de solo 205 kilogramos. El espejo recibe además refrigeración activa por la parte trasera para evitar que se recaliente debido a la luz solar que absorbe. De esta forma, puede mantenerse de manera fiable a temperatura ambiente, con una variación máxima de una pequeña fracción de grado. La configuración óptica de GREGOR es de tipo Gregory-Coudé de ahí su nombre-, con tres espejos cóncavos (M1, M2 y M3) que reflejan la luz y forman la imagen, entre ellos, el espejo primario (M1) de 1,5m que es el encargado de colectar la luz. Otros espejos envían la luz hacia el interior del edifico, al laboratorio óptico, en el que se encuentra la instrumentación. La estructura del telescopio se soporta en una montura Alt-Azimutal que permite una precisión en el apuntado de 0,25 segundos de arco. Este tipo de montura permite mover el telescopio sobre dos ejes perpendiculares, en torno al eje vertical (movimiento en azimut) y al horizontal (movimiento en altura o elevación).

4 Instrumentacio n avanzada Al llegar al laboratorio, la luz se encuentra con un sofisticado sistema de óptica adaptiva que compensa en tiempo real el deterioro de la imagen causado por las turbulencias en la atmósfera terrestre. GREGOR es el primer telescopio solar que estará equipado con lo que se denomina un sistema de óptica adaptativa multi-conjugada (MCAO, por sus siglas en inglés), formado por varios espejos deformables que compensan un gran campo de visión de aproximadamente 1 minuto de arco, por lo que permitirá ver una gran región de la superficie solar con buena calidad óptica. Este sistema proporciona una imagen mucho más nítida, clara y estabilizada a los instrumentos científicos de GREGOR que la imagen directa o los sistemas clásicos de óptica adaptativa. Actualmente, GREGOR cuenta con tres instrumentos para observaciones científicas del Sol: un instrumento que obtiene imágenes de banda ancha y dos espectrómetros para medir los campos magnéticos y los flujos de plasma a diferentes alturas en la atmósfera solar. Los espectrómetros son complementarios entre sí, tanto en la forma en que observan el Sol, como en el rango de longitudes de onda que cubren. El sistema de imagen de banda ancha Broad-band Imager, que ha sido construido por el Instituto de Física Solar Kiepenheuer de Friburgo, es un instrumento que, esencialmente, toma fotografías de la superficie solar para hacer investigación morfológica de las estructuras a pequeña escala del Sol, a lo largo de todo el rango visible del espectro. Además, tiene la posibilidad de analizar la calidad óptica del telescopio. El instrumento GREGOR Fabry-Pérot Interferometer (GFPI) (interferómetro Fabry- Pérot de GREGOR), que ha sido construido por los Institutos de Astrofísica de Göttingen y Potsdam, se utiliza para obtener imágenes de banda muy estrecha de la superficie solar. Es un espectro-polarímetro que permite obtener mapas de temperatura, velocidad del plasma y campo magnético en la fotosfera y cromosfera solares. El rango de longitudes de onda que analiza está comprendido dentro de la parte visible del espectro. El tercer instrumento está formado por el Grating Infrared Spectrograph (GRIS), un espectrógrafo de rendija larga que estudiará la atmósfera solar en el rango infrarrojo del espectro, entre 1 y 2 micrómetros, y que funcionará conjuntamente con el polarímetro infrarrojo TIP-II (Tenerife Infrared Polarimeter), ambos diseñados y desarrollados en el Instituto de Astrofísica de Canarias. El conjunto será capaz de generar mapas detallados de los campos magnéticos en la fotosfera y cromosfera solares. La calidad de imagen que va a proporciona GREGOR, que se espera sea mejor que la obtenida con los telescopios espaciales, junto con la espectro-polarimetría en el visible y en el infrarrojo van a proporcionar datos únicos en el estudio de nuestra estrella.

5 El objeto de estudio La Física Solar es una rama importante de la Astrofísica, siendo el punto de conexión entre la física estelar y la física del medioambiente terrestre, así como de temas fundamentales en física del plasma y física de las astropartículas. El Sol, prototipo de una estrella de secuencia principal, es la única estrella en la que se puede estudiar la actividad magnética y la convección con una resolución espacial y temporal que resulte útil. Esta es la única forma de realizar pruebas fiables de las teorías sobre los procesos físicos que gobiernan la superficie visible de las estrellas. La atmósfera solar proporciona un gigantesco laboratorio donde estudiar los plasmas bajo la influencia de la gravedad, la rotación y varios mecanismos de transporte de energía. Los resultados obtenidos son de gran valor para aplicaciones técnicas, como los generadores magnetohidrodinámicos (MHD). La radiación solar y los campos magnéticos determinan las propiedades del entorno cercano a la Tierra. Las variaciones en las propiedades solares pueden tener un enorme impacto en el clima, la biosfera e incluso en la tecnología. El poder realizar predicciones fiables de dichas variaciones puede reducir el efecto o prevenir algunas de sus consecuencias, pero ello requiere un conocimiento exhaustivo de la física subyacente, y este solo puede obtenerse mediante observaciones continuas y precisas. GREGOR va a constituir un componente de gran relevancia dentro de la instrumentación requerida para alcanzar este objetivo. GREGOR será el telescopio que no descansa: durante la noche, cuando no puede observar el Astro Rey, GREGOR se usará para observar otras estrellas de nuestra galaxia. Se dedicará principalmente a aquellos programas que requieren la monitorización regular de objetos estelares, un aspecto observacional que a menudo no puede realizarse de forma satisfactoria mediante telescopios exclusivamente estelares de mayor tamaño.

6 Colaboracio n Internacional GREGOR ha sido construido por un consorcio alemán liderado por el Instituto de Física Solar Kiepenheuer de Friburgo, con el Instituto de Astrofísica de Potsdam-Leibniz y el Instituto de Investigación Solar Max Planck en Katlenburg/Lindau como socios. En él, han participado también el Instituto de Astrofísica de Canarias (España), el Instituto de Astrofísica de Göttingen (Alemania) y el Instituto Astronómico de la Academia de Ciencias de la República Checa. Será accesible a la comunidad internacional de Física Solar mediante acuerdos de cooperación y colaboraciones en proyectos, con lo que supondrá un gran impulso para la Física Solar europea. El coste total del telescopio GREGOR y de sus primeros instrumentos asciende a unos 12,85 M. La mayor parte de dichos costes fue asumida por los institutos alemanes asociados en el Consorcio: el Instituto de Física Solar Kiepenheuer de Friburgo (KIS), el Instituto de Astrofísica de Potsdam-Leibniz (AIP), el Observatorio Universitario de Göttingen (USG, hasta 2008) y el Instituto de Física del Sistema Solar Max-Planck en Katlenburg- Lindau (MPS, desde 2009). A través de su participación en la financiación del Instituto de Leibniz, el Ministerio Federal alemán de Educación e Investigación (BMBF) aportó unos 4,8 M, el Estado de Baden-Württemberg contribuyó con unos 2,5 M y el Estado de Brandenburg con unos 1,1 M. El USG (financiado por el Estado de Baja Sajonia) y el MPS (respaldado por la Sociedad Max-Planck) contribuyeron con un total de unos 2,7 M, aportados a partes iguales. El resto de estados alemanes aportaron un total de 1,2 M y también hubo contribuciones por parte del Instituto de Astrofísica de Canarias, la Academia de las Ciencias Checa y la Comisión Europea.