6 beneficios exclusivos del Telescopio Gigante de Magallanes
Fuente Giant Magellan Telescope
Los telescopios extremadamente grandes son el futuro de la astronomía terrestre, cada uno ofrece capacidades únicas y complementarias para comprender nuestro lugar en el Universo.
Se está construyendo una nueva clase de telescopios terrestres, acertadamente llamados «telescopios extremadamente grandes», que entusiasman a los astrónomos, y con razón. Estos megatelescopios contarán con enormes espejos colectores de luz, casi cuatro veces más grandes que los telescopios más grandes actuales, y hasta 200 veces más potentes. Este salto en la capacidad de observación revolucionará prácticamente todos los aspectos de la astronomía: desde la formación y evolución de objetos que podemos ver directamente, como planetas y galaxias, hasta la cosmología y lo que no podemos ver directamente, como la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura.
Con la próxima generación de telescopios extremadamente grandes en el horizonte cercano, el Telescopio Gigante Magallanes ofrece seis ventajas exclusivas que los astrónomos están deseando aprovechar:
Imágenes más nítidas
La óptica adaptativa elimina la borrosidad causada por la atmósfera terrestre
Quizás se pregunte cómo un telescopio terrestre puede ofrecer imágenes aún más nítidas que los mejores telescopios espaciales actuales. Evitar la turbulencia de la atmósfera terrestre fue una motivación clave para los telescopios espaciales. La respuesta es la óptica adaptativa u OA, un cambio radical para el futuro de la astronomía. La OA contrarresta el efecto natural de rebabas de la atmósfera terrestre mediante espejos deformables. Si bien muchos telescopios terrestres de la generación actual se han modernizado con esta tecnología de corrección de la visión, el Telescopio Gigante de Magallanes es uno de los primeros en incorporar la OA de vanguardia en su diseño central. Integrado directamente en los espejos secundarios, el Telescopio Gigante de Magallanes utiliza siete espejos deformables, cada uno de tan solo dos milímetros de grosor y lo suficientemente flexibles como para ser remodelados hasta 2000x por segundo, para contrarrestar la turbulencia atmosférica. Dependiendo del caso científico, esta notable tecnología nos permite producir imágenes de 4 a 16 veces más nítidas que las del Telescopio Espacial James Webb desde la Tierra.
“La óptica adaptativa nos permitirá formar las imágenes más nítidas posibles de objetos individuales, como planetas, y aumentará la resolución en un 50% incluso en el campo de visión más amplio del telescopio, lo que le otorgará al GMT la mejor combinación de sensibilidad y campo de visión de cualquier ELT.” — Dra. Rebecca Bernstein, Científica Principal del Telescopio Gigante de Magallanes
“El sistema solar interior se volverá habitable en el futuro y el destino de la humanidad está, en última instancia, ligado a la búsqueda de condiciones habitables en planetas distantes. El Telescopio Gigante de Magallanes, con su capacidad sin precedentes para cartografiar la composición de planetas distantes, será fundamental en esta búsqueda. La financiación del Telescopio Gigante de Magallanes debe ser una prioridad absoluta de Estados Unidos para mantener el liderazgo estadounidense en ciencia y la búsqueda de un nuevo hogar para la especie humana.” — Shardha Jogee, Decana Asociada de Asuntos Docentes, Facultad de Ciencias Naturales de la Universidad de Texas en Austin
Luz maximizada
La eficiencia en la recolección permite una mayor conservación de la luz, y más luz equivale a más ciencia.
Cuanta más luz pueda captar un telescopio y enviarla a sus instrumentos, mejor será la ciencia. Capturar la luz es el primer paso, pero lo que un telescopio hace con toda la valiosa luz que capta es igual de importante. Hablemos entonces de la pérdida de luz, ya que con cada fotón perdido en su viaje hacia los instrumentos científicos de un telescopio, menos datos tenemos con los que trabajar. Un sistema de telescopio debe canalizar eficientemente la luz que capta hacia los instrumentos científicos; de lo contrario, se requerirán superficies de captación de luz aún mayores para compensar el desperdicio. Al igual que el agua que se pierde por una tubería con fugas, un telescopio pierde fotones con cada reflexión necesaria para enfocar la luz hacia los instrumentos, a través de ellos y, finalmente, hacia los detectores finales para su análisis y conversión en ciencia pura y dura. Los ELT serán los telescopios ópticos más grandes de la humanidad, y el novedoso diseño del Telescopio Gigante de Magallanes nos permite captar un orden de magnitud mayor de luz con una resolución seis veces mayor que la del JWST en un campo de visión de la mitad del tamaño de la Luna. Esta capacidad única nos permite observar más estrellas y galaxias simultáneamente, una ventaja múltiple que hace al Telescopio Gigante de Magallanes altamente competitivo y complementario a sus hermanos algo mayores, el E-ELT y el TMT. — Brian Schmidt, Profesor Distinguido de Astronomía, Universidad Nacional Australiana
En cada superficie de espejo, un telescopio moderno pierde alrededor del 15 % de luz, en promedio. Para el Telescopio Gigante de Magallanes, solo se necesitan dos reflexiones para dirigir la luz que capta a instrumentos de campo amplio y solo tres para dirigir la luz a instrumentos de campo pequeño. Esta ventaja se debe al sistema de OA mencionado anteriormente y a que el sistema está integrado en los espejos secundarios del telescopio. Esto hace que el Telescopio Gigante Magallanes sea extremadamente eficiente y capaz de realizar investigaciones científicas con una mayor fracción de luz captada. De hecho, su diseño óptico de 25,4 metros funciona con la potencia de captación de un telescopio de 30 metros.
Acceso al hemisferio sur para astrónomos estadounidenses
Chile es una potencia astronómica con condiciones óptimas para la observación.
El Telescopio Gigante de Magallanes se está construyendo en el Observatorio Las Campanas (LCO) de Carnegie Science. Nuestro hogar en Las Campanas es ideal para la astronomía gracias a sus cielos oscuros, gran altitud, clima seco y atmósfera estable en el extremo occidental de un continente. Las características únicas del desierto de Atacama lo convierten en uno de los mejores lugares de la Tierra para la observación astronómica. Al albergar casi el 70% de los observatorios actuales y futuros del mundo, Chile no solo ofrece protección legal para los cielos oscuros, sino también apoyo comunitario e infraestructural para las instalaciones astronómicas que alberga.
“El desierto de Atacama en Chile es, sin duda, el mejor sitio del mundo para realizar observaciones astronómicas. Además de tener cielos oscuros y despejados, con condiciones atmosféricas muy estables que producen imágenes de la mayor nitidez posible, el país tiene una larga trayectoria de acogida y apoyo a la astronomía internacional.” — Guillermo Blanc, Director Asociado de Iniciativas Estratégicas, Carnegie Science
El desierto de Atacama es uno de los mejores lugares de la Tierra para observar el Universo. Desde este lugar único, hay mucho que ver. El cielo sobre el hemisferio sur de la Tierra es de particular interés científico, ya que se encuentra en línea recta hacia el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y el agujero negro supermasivo que allí reside. Sin mencionar la estrella más cercana a nuestro Sol (Próxima Centauri), con su sistema de siete planetas en órbita y varios planetas potencialmente habitables, y las galaxias vecinas más cercanas a la nuestra: las Nubes de Magallanes.
Dado que el Telescopio Gigante de Magallanes está siendo construido por un consorcio internacional de 15 socios liderado por Estados Unidos, los astrónomos estadounidenses tendrán acceso a él y podrán construir instrumentos científicos para él. El Telescopio Gigante de Magallanes aprovechará las inversiones astronómicas existentes de la Fundación Nacional de Ciencias en Chile, amplificando su impacto en las próximas décadas. Para el futuro del descubrimiento científico liderado por Estados Unidos, el acceso al hemisferio sur no es solo un beneficio, sino una necesidad.
Ciencia detallada de campo amplio
La combinación de un campo de visión de alto rendimiento, calidad de imagen y sensibilidad lumínica ofrece un mayor rendimiento científico.
La apertura de un telescopio no es el único factor importante a considerar para el rendimiento científico. Al igual que con el lente de una cámara para una fotografía gran angular, para la ciencia que requiere observar una gran cantidad de objetos en una extensa área del cielo, un campo de visión amplio es crucial para recolectar esa muestra eficientemente. En cuanto al campo de visión de un telescopio (el área que se puede ver a través de un dispositivo óptico), un campo de visión amplio nos permite recopilar los datos necesarios para resolver problemas como la comprensión de la materia oscura, la limitación de la energía oscura y el estudio de la formación de galaxias. Lo que distingue al Telescopio Gigante Magallanes es su combinación única de campo de visión de alto rendimiento, calidad de imagen y sensibilidad a la luz. Al medir estas tres cualidades, una métrica conocida como «étendue», la cosa se pone realmente emocionante. Esta combinación nos permite crear imágenes de campo amplio hasta 13 veces más grandes, 16 veces más rápidas y un 50 % más nítidas que otros telescopios extremadamente grandes. Otros telescopios extremadamente grandes necesitarán tomar hasta 13 veces más imágenes para capturar la misma visión del Universo para la ciencia que requiere el estudio de grandes poblaciones de estrellas y galaxias.
“El Telescopio Gigante Magallanes es realmente un telescopio multipropósito. Tendrá un impacto en casi todas las áreas de la investigación astronómica, desde los objetos de nuestro sistema solar hasta las galaxias más distantes y todo lo que se encuentra entre ellas. Su amplio campo de visión lo hará ideal para estudiar grandes muestras de objetos, clave para comprender su evolución a lo largo del tiempo.” — John Mulchaey, Presidente de Carnegie Science
Entonces, ¿cuál es la ventaja de poder obtener imágenes detalladas de objetos más tenues a la vez que se capturan más de ellos en una sola imagen? Bernstein afirma que “la velocidad a la que el Telescopio Gigante Magallanes realizará ciencia de campo amplio aumentará significativamente nuestra producción científica”. Un mayor rendimiento científico, a su vez, ofrece una reducción en el costo operativo. La potencia del telescopio para la ciencia de campo amplio es realmente inigualable, especialmente para el estudio de fuentes tenues. Esto puede incluir estrellas en el halo de nuestra galaxia que juntas revelan la historia de pequeñas galaxias que han caído en la nuestra, o galaxias a grandes distancias que juntas nos dicen cómo han evolucionado a lo largo del tiempo como población.
Imágenes directas de la Tierra 2.0
Estudio de las atmósferas de exoplanetas en la luz reflejada por sus estrellas anfitrionas
Hasta la fecha, ningún telescopio ha captado la imagen de un exoplaneta habitable, pero con el Telescopio Gigante Magallanes eso está a punto de cambiar.
Quizás te preguntes qué es exactamente un exoplaneta «habitable» y por qué no hemos podido obtener imágenes directas de uno. Los exoplanetas habitables son como nuestra Tierra, pero residen fuera de nuestro sistema solar. Mantienen climas templados que potencialmente pueden albergar agua líquida, un ingrediente clave para la vida. Además, un exoplaneta que pueda albergar vida debe ser lo suficientemente antiguo como para haberse enfriado desde su formación y haber tenido tiempo para que la vida evolucionara. Solo en nuestra galaxia, se estima que podría haber hasta 40 mil millones de exoplanetas «habitables»… 40 mil millones.
La dificultad de obtener imágenes de la Tierra 2.0 es que no emiten luz propia. Su baja temperatura los coloca fuera del alcance visible de los mejores telescopios actuales. La única manera de obtener imágenes de estos planetas es con la luz reflejada de su estrella anfitriona, como vemos la Luna desde la Tierra o la Tierra desde el espacio. El diseño único del Telescopio Gigante de Magallanes proporcionará no solo la sensibilidad necesaria para detectar estos planetas elusivos, sino también la capacidad de desarrollar un instrumento científico único que permitirá una resolución de imagen aún mayor. Con las primeras luces, los astrónomos podrán utilizar un coronógrafo de OA extremo llamado GMag AO-X para obtener imágenes directas de planetas similares a la Tierra con la luz reflejada de su estrella anfitriona. Gracias a la combinación del diseño único del telescopio y los instrumentos científicos con los que puede conectarse, finalmente podremos detectar y estudiar estos planetas fríos, tenues y rocosos que han permanecido en la oscuridad. El Telescopio Gigante Magallanes representará una importante mejora en nuestra capacidad para estudiar planetas alrededor de otras estrellas, especialmente al fotografiarlos con el instrumento en desarrollo GMag AO-X. Esta gran mejora en resolución y sensibilidad con respecto a los telescopios actuales abrirá el camino científico más emocionante imaginable: la búsqueda de vida en esos planetas centrándonos en sus atmósferas. — Jared Males, Astrónomo Asociado, Observatorio Steward de la Universidad de Arizona
¡Qué asombroso es que conozcamos miles de sistemas exoplanetarios con miles de planetas diferentes al nuestro! El Telescopio Gigante Magallanes nos ayudará a comprender cómo se formaron estos extraordinarios mundos. Observaremos las guarderías planetarias y descubriremos cómo crecen los protoplanetas, y compararemos la composición química de los sistemas incipientes con la de los planetas maduros. Abriremos una ventana para comprender la historia de nuestro propio sistema solar. — Alycia Weinberger, Directora Asociada, Laboratorio de la Tierra y los Planetas, Carnegie Science
Más ciencia por cada dólar
27 veces más compacto que instrumentos científicos similares sin sacrificar el rendimiento
El Telescopio Gigante Magallanes ofrece numerosas ventajas de rendimiento. Además de ser eficiente con la luz que capta, cuenta con un diseño óptico muy rápido. En otras palabras, su diseño gregoriano, con una distancia focal corta, enfoca la luz con extrema rapidez. Esto da como resultado un plano focal compacto que permite al telescopio conectarse con instrumentos científicos hasta 27 veces más pequeños que otros telescopios de gran tamaño, sin comprometer el rendimiento.
“La rápida relación focal del diseño óptico del Telescopio Gigante Magallanes es transformadora para los fabricantes de instrumentos. Nos permite crear instrumentos compactos con alta eficiencia de captación de luz y menor complejidad (por consiguiente, menor coste). Esta eficiencia se traduce en más observaciones en menos tiempo, una ventaja invaluable para un campo orientado al descubrimiento.” — Juliana García-Mejía, Investigadora Postdoctoral Pegasi B & Pappalardo de la Fundación Heising-Simons 51 en el MIT, Investigadora Principal del Observatorio Tierras
“La escala de placa y la disposición de los espejos primarios del Telescopio Gigante de Magallanes (ELT), es decir, la pupila del telescopio, permiten diseñar un instrumento de alta eficiencia que podría superar el rendimiento de los instrumentos de otros ELT. Además, varias técnicas actualmente inexploradas que podrían mejorar considerablemente la detección de biomarcadores en las atmósferas de exoplanetas podrían probarse de forma mucho más sencilla a la escala de placa del Telescopio Gigante de Magallanes.” — Andrew Szentgyorgyi, Astrofísico, Centro Smithsonian de Astrofísica de Harvard
Si bien el Telescopio Gigante de Magallanes es realmente gigante, en lo que respecta a la nueva clase de telescopios extremadamente grandes, es bastante compacto. Y un telescopio compacto nos permite construir instrumentos compactos. Estos instrumentos más pequeños se pueden construir más rápido, con menos riesgos y con más soluciones de diseño. Una ventaja para los astrónomos cuando necesiten actuar con rapidez para abordar nuevas oportunidades científicas en las próximas décadas. Incluso podrán desarrollar y construir instrumentos capaces de acceder al campo de visión completo de 20 minutos de arco del telescopio. Esto reducirá drásticamente el coste de observación y el tiempo de operación. ¡Una inversión increíble!
