los secretos más antiguos del universo
Crédito de la imagen: GMTO
Por Andrew Tarantola, para , Engadget • Noviembre 3 de 2017
En las horas previas al amanecer del 20 de septiembre de 2017, las puertas del cavernoso hangar del Laboratorio de espejos Richard F. Caris en la Universidad de Arizona se abrieron lentamente y el primero de los siete espejos gigantescos pasó de camino al Observatorio Las Campanas en Chile, donde se ensamblarán en uno de los instrumentos de observación de estrellas más grandes jamás construidos: el Telescopio Gigante de Magallanes (GMT).
Nacido de una colaboración entre Brasil, Corea y los EE. UU. Y equipado con espejos masivos y óptica adaptativa, este telescopio de mil millones entregará imágenes 10 veces más claras que el Hubble cuando vea la primera luz en 2023, lo que permitirá a los investigadores observar más atrás tiempo que nunca antes.
"Construimos grandes telescopios para descubrir cosas nuevas", dijo a Engadget el Dr. Patrick McCarthy, vicepresidente de operaciones y relaciones externas de la Organización GMT. "La astronomía es diferente de otras ciencias". Los físicos, señala, generalmente saben qué partículas subatómicas están buscando cuando construyen sus aceleradores. Sin embargo, ese no es siempre el caso al buscar en los cielos. "Se trata de mirar hacia el cielo y dejar que los cielos nos revelen sus misterios".
Una vez que el GMT se ponga en línea, los investigadores podrán buscar cosas que están "más allá de lo que podemos hacer ahora", continuó McCarthy, como la naturaleza de los planetas que orbitan alrededor de otras estrellas, ya sea que sean terrenales en su composición. con agua y continentes, clima y bioquímica. Estas observaciones podrían responder preguntas como "¿Estamos solos en el universo?" cambiando el antiguo dilema de la filosofía a la ciencia.
GMT podrá entregar datos de alta calidad debido a su enorme estatura. Cuando se abra dentro de seis años, será el observatorio más grande de este tipo en la faz del planeta. Su área de recolección segmentada constará de seis espejos monolíticos de 27 pies de ancho anclados alrededor de un segmento central sobre el eje. Todo el conjunto medirá 80 pies de ancho y cubrirá 368 metros cuadrados. Pero por más grande que sea cada segmento, está diseñado con precisión a nanoescala y pulido dentro de una longitud de onda de luz.
Cada espejo requiere casi siete años de trabajo para completarse, le dijo a Engadget el Dr. Robert Shelton, presidente de GMTO. Lleva un año fabricar el vidrio de borosilicato porque proviene de un único proveedor, la japonesa Ohara Corporation, que utiliza un método que incluye ollas de barro y química patentada. "Les toma un año hacer un espejo de vidrio", explicó Shelton. Una vez que el GMT ha recogido suficiente material para un espejo, se centrifuga en una plataforma giratoria para darle su forma parabólica. Después de un período de enfriamiento de seis meses, viene el meticuloso proceso de varios años de esmerilado y pulido del vidrio en su forma final.
"Cuando comenzamos con el primer espejo", dijo McCarthy, "había mucho aprendizaje en marcha, y era un momento en que la industria se estaba alejando del pulido óptico como arte y más como una ciencia predictiva que usa computadora controlada pulido." Así es, los robots tomaron nuestros trabajos de pulido de vidrio. Y el mundo es un lugar mejor para eso.
"El pulido controlado por computadora ahora está en el estado de la técnica para óptica pequeña, pero no tanto para estos espejos muy grandes", continuó McCarthy. "Porque no hay una gran producción industrial".
A través de prueba y error, el equipo de GMT desarrolló un modelo sofisticado para la tasa de eliminación de material como una función del tiempo (es decir, cuánto se puede pulir en x segundos) y el equipo de prueba necesario para garantizar que sea preciso. Por supuesto, el equipo aún mide de forma independiente la forma del espejo. Una vez que se programó la operación de pulido, dijo McCarthy, el equipo generalmente lo reduce un 30 por ciento "porque como le gusta recordarnos al director del laboratorio de espejos, 'es fácil quitar el cristal, es más difícil volver a colocarlo . '"
Las herramientas de pulido también están controladas por computadora, cambiando de forma varias veces por segundo. Esto es así "siempre tiene la forma que queremos mientras frotamos el vidrio", explicó McCarthy. "Estos espejos fuera del eje tienen una forma diferente en cada parte del vidrio, no hay simetría". De ahí la necesidad de automatización.
"Planeamos que este telescopio revele nuevos descubrimientos del universo durante los próximos 50 años", exclamó Shelton. "Pero con los avances en informática y los avances en electrónica, habrá actualizaciones regulares con nueva instrumentación. Tenemos un par de generaciones de expectativas de los caballos de batalla fuera del GMT".
El GMT está diseñado para observar la luz en el rango óptico e infrarrojo cercano. Para los telescopios más antiguos que operan en esa parte del espectro, la distorsión atmosférica, también conocido como el fenómeno que hace que las estrellas brillen, sería un problema. Pero gracias a la óptica adaptativa incorporada de GMT, eso no será un problema.
"El poder de resolución de su telescopio, una vez que llega a más de medio metro de tamaño, (debido a los efectos de distorsión atmosférica) son casi iguales", explicó McCarthy. "No estás comprendiendo todo el potencial del telescopio". La óptica adaptativa, sin embargo, usa láseres para detectar la distorsión y contrarrestarla de la misma manera que los auriculares con cancelación de ruido bloquean los sonidos externos.
Crédito de la imagen: GMTO
Pero el GMT no estará mirando al cielo por sí mismo; el observatorio colaborará con otros telescopios tanto en el suelo como en el espacio. Tomemos el trabajo existente del Hubble con observatorios terrestres, por ejemplo. "El Hubble puede observar partes del espectro (de la luz) que son difíciles de observar desde el suelo, como el ultravioleta", explicó Shelton. "El Hubble tiene una calidad de imagen incomparable, pero no puede tomar espectros que sean particularmente interesantes". Sin embargo, al aumentar sus habilidades con instalaciones en el terreno, los astrónomos han logrado hacer grandes avances en el campo cosmológico.
Una vez que se pone en funcionamiento, la GMT también puede dirigir su mirada hacia objetivos más cercanos, lo que podría complementar las observaciones de la nave espacial que orbita los planetas y las lunas de nuestro sistema solar. "Lo interesante para los objetivos del sistema solar es cómo se conectan las mediciones in situ de la nave espacial", dijo McCarthy. "Con mediciones en tierra con grandes aperturas donde podemos tomar espectros y buscar la polarización".
El equipo de GMT también está deseando trabajar con The Large Synoptic Survey Telescope, que actualmente se está construyendo a unos cientos de kilómetros de distancia en el pico El Peñón de Cerro Pachón. El LSST recorrerá todo el cielo cada pocos días en busca de cosas que se muevan o cambien de brillo, luego la GMT retrocederá y estudiará esos objetos con mayor detalle. "Creemos que hay una gran sinergia entre nosotros y el SST", dijo Shelton.
"Después de eso, la pregunta es si puedes hacer algo más grande", intervino McCarthy. "Y nunca digas nunca, solo hace 15 o tal vez 20 años los europeos iban a hacer un telescopio de 100 metros. Eventualmente lo redujeron, pero eso no significa que no va a suceder".
Crédito de la imagen: GMTO
Espera que los humanos eventualmente construyan telescopios de más de 100 metros, "cada vez que las personas construyen el mayor telescopio de su generación, dicen que 'esto nunca se quedará atrás, esto es tan grande como se puede obtener'".
De hecho, solo dos años después de que comience a operar, el GMT perderá su título de observatorio más grande del mundo para el Telescopio Extremely Large de la Agencia Espacial Europea, cuando este y su área de recolección de 978 metros cuadrados se conecten en 2024.
Pero a pesar de que no será el más grande por mucho tiempo, GMT continuará actualizando sus sistemas a lo largo de su vida operativa. McCarthy prevé un mayor crecimiento en el tamaño de la apertura, así como avances en la óptica adaptativa. "Tenemos un espejo adaptativo en el telescopio, pero puedes poner múltiples espejos adaptativos para impulsar la óptica adaptativa a longitudes de onda más cortas".
"También está el campo emergente de la fotónica, que son sistemas ópticos auto-contenidos miniaturizados que usan de manera efectiva cada fotón", dijo Shelton. "Trabajan a nivel cuántico y hacen que la gente piense en espectrógrafos fotónicos, telescopios que funcionan en el plano de apertura en lugar del plano focal. Hay toda una frontera interesante de aplicaciones fotónicas, simplemente no sabemos cuál de ellas dará sus frutos y cuáles de esas serán grandes ideas que simplemente no son prácticas ".
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Por Andrew Tarantola, para , Engadget • Noviembre 3 de 2017
En las horas previas al amanecer del 20 de septiembre de 2017, las puertas del cavernoso hangar del Laboratorio de espejos Richard F. Caris en la Universidad de Arizona se abrieron lentamente y el primero de los siete espejos gigantescos pasó de camino al Observatorio Las Campanas en Chile, donde se ensamblarán en uno de los instrumentos de observación de estrellas más grandes jamás construidos: el Telescopio Gigante de Magallanes (GMT).
Nacido de una colaboración entre Brasil, Corea y los EE. UU. Y equipado con espejos masivos y óptica adaptativa, este telescopio de mil millones entregará imágenes 10 veces más claras que el Hubble cuando vea la primera luz en 2023, lo que permitirá a los investigadores observar más atrás tiempo que nunca antes.
"Construimos grandes telescopios para descubrir cosas nuevas", dijo a Engadget el Dr. Patrick McCarthy, vicepresidente de operaciones y relaciones externas de la Organización GMT. "La astronomía es diferente de otras ciencias". Los físicos, señala, generalmente saben qué partículas subatómicas están buscando cuando construyen sus aceleradores. Sin embargo, ese no es siempre el caso al buscar en los cielos. "Se trata de mirar hacia el cielo y dejar que los cielos nos revelen sus misterios".
Una vez que el GMT se ponga en línea, los investigadores podrán buscar cosas que están "más allá de lo que podemos hacer ahora", continuó McCarthy, como la naturaleza de los planetas que orbitan alrededor de otras estrellas, ya sea que sean terrenales en su composición. con agua y continentes, clima y bioquímica. Estas observaciones podrían responder preguntas como "¿Estamos solos en el universo?" cambiando el antiguo dilema de la filosofía a la ciencia.
GMT podrá entregar datos de alta calidad debido a su enorme estatura. Cuando se abra dentro de seis años, será el observatorio más grande de este tipo en la faz del planeta. Su área de recolección segmentada constará de seis espejos monolíticos de 27 pies de ancho anclados alrededor de un segmento central sobre el eje. Todo el conjunto medirá 80 pies de ancho y cubrirá 368 metros cuadrados. Pero por más grande que sea cada segmento, está diseñado con precisión a nanoescala y pulido dentro de una longitud de onda de luz.
Cada espejo requiere casi siete años de trabajo para completarse, le dijo a Engadget el Dr. Robert Shelton, presidente de GMTO. Lleva un año fabricar el vidrio de borosilicato porque proviene de un único proveedor, la japonesa Ohara Corporation, que utiliza un método que incluye ollas de barro y química patentada. "Les toma un año hacer un espejo de vidrio", explicó Shelton. Una vez que el GMT ha recogido suficiente material para un espejo, se centrifuga en una plataforma giratoria para darle su forma parabólica. Después de un período de enfriamiento de seis meses, viene el meticuloso proceso de varios años de esmerilado y pulido del vidrio en su forma final.
"Cuando comenzamos con el primer espejo", dijo McCarthy, "había mucho aprendizaje en marcha, y era un momento en que la industria se estaba alejando del pulido óptico como arte y más como una ciencia predictiva que usa computadora controlada pulido." Así es, los robots tomaron nuestros trabajos de pulido de vidrio. Y el mundo es un lugar mejor para eso.
"El pulido controlado por computadora ahora está en el estado de la técnica para óptica pequeña, pero no tanto para estos espejos muy grandes", continuó McCarthy. "Porque no hay una gran producción industrial".
A través de prueba y error, el equipo de GMT desarrolló un modelo sofisticado para la tasa de eliminación de material como una función del tiempo (es decir, cuánto se puede pulir en x segundos) y el equipo de prueba necesario para garantizar que sea preciso. Por supuesto, el equipo aún mide de forma independiente la forma del espejo. Una vez que se programó la operación de pulido, dijo McCarthy, el equipo generalmente lo reduce un 30 por ciento "porque como le gusta recordarnos al director del laboratorio de espejos, 'es fácil quitar el cristal, es más difícil volver a colocarlo . '"
Las herramientas de pulido también están controladas por computadora, cambiando de forma varias veces por segundo. Esto es así "siempre tiene la forma que queremos mientras frotamos el vidrio", explicó McCarthy. "Estos espejos fuera del eje tienen una forma diferente en cada parte del vidrio, no hay simetría". De ahí la necesidad de automatización.
"Planeamos que este telescopio revele nuevos descubrimientos del universo durante los próximos 50 años", exclamó Shelton. "Pero con los avances en informática y los avances en electrónica, habrá actualizaciones regulares con nueva instrumentación. Tenemos un par de generaciones de expectativas de los caballos de batalla fuera del GMT".
El GMT está diseñado para observar la luz en el rango óptico e infrarrojo cercano. Para los telescopios más antiguos que operan en esa parte del espectro, la distorsión atmosférica, también conocido como el fenómeno que hace que las estrellas brillen, sería un problema. Pero gracias a la óptica adaptativa incorporada de GMT, eso no será un problema.
"El poder de resolución de su telescopio, una vez que llega a más de medio metro de tamaño, (debido a los efectos de distorsión atmosférica) son casi iguales", explicó McCarthy. "No estás comprendiendo todo el potencial del telescopio". La óptica adaptativa, sin embargo, usa láseres para detectar la distorsión y contrarrestarla de la misma manera que los auriculares con cancelación de ruido bloquean los sonidos externos.
Crédito de la imagen: GMTO
Pero el GMT no estará mirando al cielo por sí mismo; el observatorio colaborará con otros telescopios tanto en el suelo como en el espacio. Tomemos el trabajo existente del Hubble con observatorios terrestres, por ejemplo. "El Hubble puede observar partes del espectro (de la luz) que son difíciles de observar desde el suelo, como el ultravioleta", explicó Shelton. "El Hubble tiene una calidad de imagen incomparable, pero no puede tomar espectros que sean particularmente interesantes". Sin embargo, al aumentar sus habilidades con instalaciones en el terreno, los astrónomos han logrado hacer grandes avances en el campo cosmológico.
Una vez que se pone en funcionamiento, la GMT también puede dirigir su mirada hacia objetivos más cercanos, lo que podría complementar las observaciones de la nave espacial que orbita los planetas y las lunas de nuestro sistema solar. "Lo interesante para los objetivos del sistema solar es cómo se conectan las mediciones in situ de la nave espacial", dijo McCarthy. "Con mediciones en tierra con grandes aperturas donde podemos tomar espectros y buscar la polarización".
El equipo de GMT también está deseando trabajar con The Large Synoptic Survey Telescope, que actualmente se está construyendo a unos cientos de kilómetros de distancia en el pico El Peñón de Cerro Pachón. El LSST recorrerá todo el cielo cada pocos días en busca de cosas que se muevan o cambien de brillo, luego la GMT retrocederá y estudiará esos objetos con mayor detalle. "Creemos que hay una gran sinergia entre nosotros y el SST", dijo Shelton.
"Después de eso, la pregunta es si puedes hacer algo más grande", intervino McCarthy. "Y nunca digas nunca, solo hace 15 o tal vez 20 años los europeos iban a hacer un telescopio de 100 metros. Eventualmente lo redujeron, pero eso no significa que no va a suceder".
Crédito de la imagen: GMTO
Espera que los humanos eventualmente construyan telescopios de más de 100 metros, "cada vez que las personas construyen el mayor telescopio de su generación, dicen que 'esto nunca se quedará atrás, esto es tan grande como se puede obtener'".
De hecho, solo dos años después de que comience a operar, el GMT perderá su título de observatorio más grande del mundo para el Telescopio Extremely Large de la Agencia Espacial Europea, cuando este y su área de recolección de 978 metros cuadrados se conecten en 2024.
Pero a pesar de que no será el más grande por mucho tiempo, GMT continuará actualizando sus sistemas a lo largo de su vida operativa. McCarthy prevé un mayor crecimiento en el tamaño de la apertura, así como avances en la óptica adaptativa. "Tenemos un espejo adaptativo en el telescopio, pero puedes poner múltiples espejos adaptativos para impulsar la óptica adaptativa a longitudes de onda más cortas".
"También está el campo emergente de la fotónica, que son sistemas ópticos auto-contenidos miniaturizados que usan de manera efectiva cada fotón", dijo Shelton. "Trabajan a nivel cuántico y hacen que la gente piense en espectrógrafos fotónicos, telescopios que funcionan en el plano de apertura en lugar del plano focal. Hay toda una frontera interesante de aplicaciones fotónicas, simplemente no sabemos cuál de ellas dará sus frutos y cuáles de esas serán grandes ideas que simplemente no son prácticas ".
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