6 Ventajas del Telescopio Magallanes Gigante
Los telescopios extremadamente grandes son el futuro de la astronomía terrestre. Cada uno aporta capacidades únicas que nos ayudan a entender mejor nuestro lugar en el universo
La comunidad astronómica está muy entusiasmada con una serie de telescopios terrestres que se están construyendo, conocidos como telescopios extremadamente grandes. Y no es para menos: estos megatelescopios tendrán unos enormes espejos colectores de luz casi cuatro veces más grandes que los de los telescopios más grandes en operación hoy en día y hasta 200 veces más poderosos. Este salto en la capacidad de observación revolucionará la observación astronómica en casi todos los aspectos: desde la formación y evolución de objetos que podremos observar directamente, como planetas y galaxias, hasta la cosmología y cosas que no podemos observar directamente, como la materia oscura y la energía oscura.
Entre esta nueva generación de telescopios extremadamente grandes que se asoman en el horizonte, el Telescopio Magallanes Gigante destaca con seis importantes ventajas que la comunidad astronómica está ansiosa de aprovechar, a saber:
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- Imágenes más nítidas
- Maximización de la luz
- Puerta de acceso al hemisferio Sur para los astrónomos estadounidenses
- Observaciones de campo amplio detalladas
- Obtención directa de imágenes de planetas similares a la Tierra
- Más producción científica por cada dólar invertido
1. Imágenes más nítidas
La óptica adaptativa corrige el efecto borroso causado por la atmósfera de la Tierra
Cabe preguntarse cómo un telescopio terrestre puede obtener imágenes aún más nítidas que las de los mejores telescopios espaciales de hoy, sobre todo considerando que la principal razón por la que se lanzaron telescopios espaciales fue la necesidad de no estar sujetos al turbulento efecto de la atmósfera terrestre. La respuesta fue la óptica adaptativa, que promete revolucionar la astronomía. Esta tecnología compensa la borrosidad causada por la atmósfera de la Tierra usando espejos deformables. Muchos telescopios terrestres actuales han sido equipados a posterioricon esta tecnología correctora, pero el Telescopio Magallanes Gigante es el primero en incorporar óptica adaptativa de última generación en su diseño original. Así, el Telescopio Magallanes Gigante cuenta con siete espejos deformables instalados directamente en los espejos secundarios, cada uno de ellos con un espesor de apenas dos milímetros y flexibilidad suficiente para cambiar de forma hasta 2.000 veces por segundo con el fin de compensar los efectos de la turbulencia atmosférica. Dependiendo del tipo de observación que se quiera hacer, esta increíble tecnología nos permitirá obtener imágenes entre 4 y 16 veces más nítidas que las del telescopio espacial James Webb sin tener que despegar del suelo.
«La óptica adaptativa nos permite generar imágenes lo más nítidas posible de objetos aislados, como planetas, y obtener una resolución un 50 % mayor incluso con el campo de visión más amplio del telescopio, lo cual dará al GMT la mejor combinación de sensibilidad y campo de visión de cualquier telescopio extremadamente grande». — Dra. Rebecca Bernstein, directora científica del Telescopio Magallanes Gigante
«La región interna del Sistema Solar se volverá inhabitable con el tiempo y el futuro de la humanidad dependerá de que se encuentren otros planetas habitables. El Telescopio Magallanes Gigante, con su capacidad sin precedentes para estudiar la composición de los planetas distantes, será fundamental en esta búsqueda. Financiar el Telescopio Magallanes Gigante debe ser prioridad máxima para Estados Unidos si quiere mantener el liderazgo científico y contribuir a la misión de encontrar un nuevo hogar para la especia humana». — Shardha Jogee, profesora de Astronomía y decana asociada de Asuntos Académicos de la Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad de Texas en Austin.
2. Maximización de la luz
Aumentar la eficiencia de recolección de la luz contribuye a preservar más luz, y a mayor luz, mayor producción científica
Ilustración que muestra el trayecto de la luz hasta los instrumentos científicos del Telescopio Magallanes Gigante. Al reflejar la luz dos veces, el telescopio de 25,4 metros funciona con un poder de recolección equivalente al de un telescopio de 30 metros. Créditos: Damien Jemison, Telescopio Magallanes Gigante – Corporación GMTO
Mientras más luz pueda recolectar y enviar a sus instrumentos, mejor es la producción científica de un telescopio. Recabar luz es el primer paso, pero igualmente importante es lo que hace el telescopio a continuación con esa valiosa luz. Hablemos, pues, de la pérdida de luz, porque con cada fotón que se pierde en el trayecto de la luz hasta los instrumentos científicos del telescopio también disminuye la cantidad de datos disponibles para analizar. En un telescopio se tiene que dirigir de manera eficiente la luz recolectada hacia los instrumentos científicos del telescopio, de lo contrario se necesita contar con una superficie de recolección más amplia que compense las pérdidas. Al igual que el agua que se pierde en una tubería con fugas, en un telescopio se pierden fotones con cada reflejo necesario para enfocar la luz en los instrumentos, hacerla pasar por los instrumentos y, por último, llevarla a los detectores finales para analizarla y convertirla en datos científicos.
«Los telescopios extremadamente grandes serán los telescopios ópticos más grandes de la humanidad, y el novedoso diseño del Telescopio Magallanes Gigante permite aumentar en una orden de magnitud la cantidad de luz recolectada, con una resolución seis veces mayor que la del telescopio James Webb y un campo de visión equivalente a la mitad del tamaño de la Luna. Esta capacidad única nos dará la posibilidad de observar más estrellas y galaxias al mismo tiempo. Gracias a esta ventaja polivalente, el Telescopio Magallanes Gigante será altamente competitivo y tendrá una función complementaria a la de sus pares más grandes, como el E-ELT y el TMT». — Brian Schmidt, profesor distinguido de Astronomía de la Universidad Nacional Australiana
En la superficie de cada espejo, un telescopio moderno pierde cerca de un 15 % de luz en promedio. En el caso del Telescopio Magallanes Gigante, solo se necesita reflejar la luz dos veces para enviarla a los instrumentos de campo amplio y tres veces para dirigirla hacia los instrumentos de campo pequeño. Esto, gracias al sistema de óptica adaptativa mencionado antes y al hecho de que está integrado a los espejos secundarios del telescopio. Por eso, el Telescopio Magallanes Gigante es extremadamente eficiente y capaz de realizar observaciones recabando más luz que sus pares. De hecho, es nada menos que un telescopio óptico de 25,4 metros con el poder de recolección de luz de un telescopio de 20 metros.
3. Puerta de acceso al hemisferio Sur para los astrónomos estadounidenses
Chile es un destino privilegiado para la observación astronómica
El Telescopio Magallanes Gigante está siendo construido en el Observatorio Las Campanas, perteneciente a Carnegie Science. Nuestro sitio en Las Campanas es ideal para la astronomía gracias a su cielo nocturno oscuro, su elevado emplazamiento, su clima seco y la atmósfera estable de esta región occidental del continente. Estas cualidades únicas hacen del desierto de Atacama uno de los mejores lugares de la Tierra para la observación astronómica. Chile, en tanto, además de albergar casi el 70 % de los observatorios existentes y previstos del mundo, también tiene una normativa que protege el cielo nocturno y además proporciona apoyo logístico y de infraestructura para las instalaciones astronómicas.
«El desierto de Atacama, en Chile, es sin duda el mejor lugar del mundo para realizar observaciones astronómicas. Además de tener un cielo muy despejado y oscuro, con condiciones atmosféricas que permiten obtener las imágenes más nítidas posibles, el país tiene una larga tradición de acoger y prestar apoyo a la comunidad astronómica internacional». — Guillermo Blanc, director asociado de iniciativas estratégicas de Carnegie Science
El desierto de Atacama resulta ser uno de los mejores lugares de la Tierra para observar el universo. Es un lugar único que ofrece mucho para observar. El cielo del hemisferio Sur reviste un interés científico particular por encontrarse justo debajo del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y del agujero negro supermasivo que la habita. Destaca, asimismo, la presencia de la estrella más cercana a nosotros, Próxima Centauri, con su sistema de siete planetas en órbita y varios planetas posiblemente habitables, y de las galaxias más cercanas a la nuestra, las Nubes de Magallanes.
Como el Telescopio Magallanes Gigante está siendo construido por un consorcio internacional de 15 entidades encabezado por Estados Unidos, la comunidad astronómica estadounidense tendrá acceso al observatorio y podrá fabricar los instrumentos científicos necesarios. Además, el Telescopio Magallanes Gigante aprovechará las inversiones ya realizadas por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos en Chile en el campo de la astronomía y contribuirá a maximizar su impacto durante las próximas décadas. Para el futuro de la ciencia estadounidense, tener acceso al hemisferio Sur no solo trae beneficios, sino que reviste una verdadera necesidad.
4. Observaciones de campo amplio detalladas
El elevado desempeño en términos de campo de visión, calidad de imagen y sensibilidad a la luz se traducirá en una producción científica de primer nivel
Otros telescopios extremadamente grandes necesitan tomar 13 veces más imágenes para capturar la misma vista del universo. Gracias a la herramienta MANIFEST (‘sistema de instrumentos múltiples mediante fibra’, por su sigla en inglés), el Telescopio Magallanes Gigante podrá observar cientos de objetos al mismo tiempo y aumentar el número de objetivos de observación simultáneos. MANIFEST es un sistema de posicionamiento de objetos múltiples mediante fibra que permite al telescopio enviar la luz de cientos de astros a los espectrógrafos de forma simultánea. Créditos: Damien Jemison, Telescopio Magallanes Gigante – Corporación GMTO
La apertura no es el único factor de peso en el desempeño científico de un telescopio. El campo de visión es igualmente importante cuando se quiere observar una gran cantidad de objetos en una vasta región del cielo. Es un poco como usar una cámara con un lente especial para sacar fotos en gran angular. Un telescopio con amplio campo de visión, correspondiente al área que puede observar el dispositivo óptico, permite recabar datos necesarios para responder preguntas relativas a la materia oscura, la energía oscura y la formación de las galaxias. El Telescopio Magallanes Gigante destaca por su desempeño único en términos de campo de visión, calidad de imagen y sensibilidad a la luz. Y al unir estas tres cualidades —un parámetro conocido como étendue, o extensión óptica—, entramos a las grandes ligas. Esta combinación nos permite obtener imágenes de campo amplio hasta un 50 % más nítidas y 13 veces más grandes a una velocidad 16 veces mayor que otros telescopios extremadamente grandes. Otros telescopios extremadamente grandes tendrían que capturar 13 veces más imágenes para obtener la misma vista del universo en estudios que requieran grandes poblaciones de estrellas y galaxias.
«El Telescopio Magallanes Gigante es un telescopio realmente multifuncional que aportará prácticamente a todas las áreas de la investigación astronómica, desde los objetos de nuestro Sistema Solar hasta las galaxias más distantes, y todo lo que haya en el camino. Su amplio campo de visión es ideal para estudiar grandes muestras de objetos y ayudarnos a entender cómo evolucionan los astros con el tiempo». — John Mulchaey, presidente de Carnegie Science
¿Cuál es, pues, la ventaja de ver grandes cantidades de objetos poco luminosos con gran nivel de detalle en una misma imagen? La Dra. Rebecca Bernstein señala: «La velocidad a la que el Telescopio Magallanes Gigante realizará observaciones de campo amplio incrementará considerablemente nuestra producción científica». Ello, a su vez, se traduce en un menor costo de operación. La capacidad de este telescopio para realizar observaciones de campo amplio no tiene parangón, en especial a la hora de estudiar fuentes poco luminosas, como estrellas en el halo de nuestra galaxia que, juntas, podrían revelar la historia de galaxias más pequeñas que han sido absorbidas por la nuestra, o bien galaxias distantes que podrían revelarnos las claves de su evolución.
5. Obtención directa de imágenes de planetas similares a la Tierra
Estudio de las atmósferas de exoplanetas a partir de la luz reflejada de su estrella
Video en cámara rápida de HR8799, el primer sistema planetario extrasolar en ser observado mediante imagen directa. A partir de observaciones realizadas en un período de 12 años, Jason Wang, astrofísico de la Northwestern University, creó este video en cámara rápida de una familia de cuatro planetas más masivos que Júpiter orbitando alrededor de su estrella. Este video continúa con una simulación de un planeta similar a la Tierra detectado en la luz reflejada de la estrella usando un coronógrafo. Esta técnica se asemeja a ocultar la luz del sol con la mano para observar un pájaro volando en el cielo. La obtención de imágenes directas revolucionará la forma en que observamos exoplanetas. Créditos: Damien Jemison, Telescopio Magallanes Gigante – Corporación GMTO
A la fecha, ningún telescopio ha obtenido una imagen de un exoplaneta habitable, algo que cambiará con el Telescopio Magallanes Gigante.
¿Qué es exactamente un exoplaneta habitable y por qué no hemos podido obtener imágenes de ninguno? Los exoplanetas habitables son similares a la Tierra, pero se encuentran fuera de nuestro Sistema Solar. Gracias a sus climas templados, podrían contener agua líquida, un ingrediente clave para la existencia de la vida. Además, para que haya vida, el exoplaneta tiene que ser lo suficientemente viejo como para haberse enfriado desde su formación y que la vida haya tenido tiempo de evolucionar. Solo en nuestra galaxia se calcula que podría haber cerca de 40.000 millones de exoplanetas «habitables». Leíste bien: 40.000 millones.
Lo difícil de obtener una imagen de una segunda Tierra es que los planetas no emiten luz propia. Son tan fríos que no son visibles ni siquiera para los mejores telescopios actuales. La única forma de obtener imágenes de ellos es observar la luz reflejada de su estrella, como cuando vemos la Luna desde la Tierra, o la Tierra desde el espacio. El diseño único del Telescopio Magallanes Gigante lo dotará no solo de la sensibilidad necesaria para detectar estos escurridizos planetas sino también para desarrollar un nuevo tipo de instrumento científico que permitirá obtener imágenes a resoluciones aún mayores. En cuanto empiece a funcionar, la comunidad astronómica podrá usar un coronógrafo con óptica adaptativa «extrema» llamado GMag AO-X para capturar imágenes directas de planetas similares a la Tierra a partir de la luz reflejada de su estrella. Gracias al diseño único del telescopio, sumado a los modernos instrumentos científicos con los que se podrá equiparlo, lograremos finalmente detectar y estudiar estos oscuros y rocosos planetas que han estado ocultos hasta ahora.
«El Telescopio Magallanes Gigante mejorará considerablemente nuestra capacidad para estudiar planetas alrededor de otras estrellas, sobre todo cuando obtengamos imágenes con el instrumento GMag AO-X, actualmente en desarrollo. La gran mejora que aportará frente a los telescopios actuales en cuanto a resolución y sensibilidad abrirá las puertas al emprendimiento científico más emocionante que se pueda imaginar: la búsqueda de vida en esos planetas estudiando sus atmósferas». — Jared Males, astrónomo asociado del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona.
«Es increíble que conozcamos la existencia de miles de sistemas exoplanetarios con miles de planetas diferentes del nuestro. El Telescopio Magallanes Gigante nos ayudará a entender cómo se formaron esos increíbles mundos. Observaremos incubadoras planetarias y descubriremos cómo crecen los protoplanetas, y compararemos la composición química de sistemas jóvenes con la de planetas maduros. Crearemos una gran oportunidad para entender la historia de nuestro propio Sistema Solar». — Alycia Weinberger, directora asociada del Laboratorio de Tierra y Planetas de Carnegie Science.
6. Más producción científica por cada dólar invertido
27 veces más compacto que instrumentos científicos similares sin comprometer el desempeño científico
Comparación del tamaño de instrumentos científicos similares usados en los telescopios extremadamente grandes. El Telescopio Magallanes Gigante es 27 veces más compacto que instrumentos científicos similares usados en telescopios extremadamente grandes sin comprometer en lo más mínimo su desempeño. Créditos: Damien Jemison, Telescopio Magallanes Gigante – Corporación GMTO
El Telescopio Magallanes Gigante presenta muchas ventajas en términos de desempeño. Además de capturar luz de manera eficiente, tiene un diseño óptico muy «rápido». Es decir, al tener un diseño gregoriano con distancia focal pequeña, es capaz de enfocar la luz con una rapidez extrema. El resultado es un plano focal compacto que permite equipar el telescopio con instrumentos científicos hasta 27 veces más pequeños que los de otros telescopios extremadamente grandes sin menoscabar el desempeño.
«La rápida relación focal del diseño óptico del Telescopio Magallanes Gigante es revolucionaria para los fabricantes de instrumentos. Nos permite crear instrumentos compactos muy eficientes en términos de captura de luz y menos complejos (y, por lo tanto, menos costosos). Esta eficiencia se traduce en una mayor cantidad de observaciones en menos tiempo, lo cual reviste una ventaja invaluable para un campo orientado a realizar hallazgos». — Juliana García-Mejía, posdoctoranda titular de las becas 51 Pegasi B de la Fundación Heising-Simons y Pappalardo del MIT e investigadora principal del observatorio Tierras
«La escala de placa y la disposición de los espejos primarios del Telescopio Magallanes Gigante, a saber, la pupila del telescopio, permiten diseñar un instrumento altamente eficiente cuyo desempeño podría incluso superar el de otros instrumentos de telescopios extremadamente grandes. Además, con su escala de placa se podría probar varias técnicas nuevas que podrían mejorar considerablemente la detección de biomarcadores en las atmósferas de los exoplanetas» — Andrew Szentgyorgyi, astrofísico del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica
Si bien no deja de ser un observatorio gigante, en comparación con la nueva serie de telescopios extremadamente grandes, el Telescopio Magallanes Gigante es bastante compacto. Y en un telescopio compacto se pueden instalar instrumentos compactos, que se pueden fabricar más rápido, con menos riesgos y aprovechando más posibilidades de diseño. Esto constituye una ventaja para la comunidad astronómica cuando tenga que actuar rápido para detectar nuevas oportunidades científicas en las décadas venideras. Incluso se podrá desarrollar y construir instrumentos capaces de aprovechar la totalidad del campo de visión de 20 arcominutos del telescopio. Todo ello reducirá drásticamente los costos y tiempos de observación y de operación. Serán ahorros verdaderamente astronómicos.
