Brasil construye la segunda mayor cámara de observación astronómica del mundo

Este instrumento permitirá el mapeo del Universo a partir del hemisferio Norte, y es uno de los ejemplos de la participación brasileña en grandes proyectos científicos de astronomía

Por Elton Alisson

Agência FAPESP – En los próximos meses, el Observatorio Astronómico de Javalambre (OAJ), ubicado en la comunidad autónoma de Aragón, en España, iniciará un mapeo del Universo observable a partir del hemisferio Norte –que se extenderá durante cuatro años, con el objetivo de producir un mapa tridimensional con centenas de millones de galaxias–, que abarca una quinta parte de todo el cielo del planeta.

A tal fin, se utilizarán dos telescopios con un gran campo de visión: uno menor –con un espejo de 80 centímetros de diámetro y una cámara de 85 megapíxeles (millones de píxeles) acoplada– y un telescopio principal, con un espejo de 2,5 metros de diámetro, equipado con una cámara de 1,2 gigapixeles (mil millones de píxeles), con capacidad para producir imágenes en 59 colores de cada estrella, galaxia, cuásar, supernova u objeto observado del sistema solar.

La cámara óptica de 1,2 gigapíxeles, denominada JPCam, será la segunda en tamaño en el mundo para uso en astronomía: la más grande en operación tiene 1,4 gigapíxeles y se encuentra instalada en el telescopio Panoramic Survey Telescope and Rapid Response Systen (Pan-STARRS), de la University of Hawaii. Hay una cámara aún mayor en construcción, con una capacidad de 3,2 gigapixeles, que se utilizará en el Large Synoptic Survey Telescope (LSST), pero está previsto que entre en actividad en 2022 en Chile.

Tanto la JPCan como la cámara de 85 megapíxeles se están construyendo con la participación de científicos brasileños, en el marco del Proyecto Temático intitulado “El Universo en 3D: astrofísica con grandes mapeos de galaxias”, que cuenta con el apoyo de la FAPESP.

“La JPCan permitirá producir imágenes en 59 colores casi que de cada pixel del cielo observado, lo que es algo absolutamente novedoso”, sostuvo Laerte Sodré Junior, docente del Instituto de Astronomía, Geofísica y Ciencias Atmosféricas de la Universidad de São Paulo (IAG-USP) y coordinador del Proyecto Temático.

“Ya existen instrumentos astronómicos que hacen eso, pero en una región minúscula del cielo, y no con la cantidad de filtros de imágenes que tendrá la JPCan. De este modo, será posible abrir una nueva ventana en la Astronomía”, declaró Sodré a Agência FAPESP.

Los científicos brasileños se encargan de la parte mecánica de la cámara, lo que incluye un dispositivo que controlará la entrada de luz y las bandejas de filtros de imágenes de 14 detectores. Una empresa inglesa contratada en el marco de esta colaboración astronómica, que cuenta con la participación de universidades e instituciones de investigación de Brasil y de España, construirá el subsistema óptico del instrumento.

La participación brasileña en el proyecto está financiada por la FAPESP y por otras instituciones de fomento de la investigación científica del país. "El gobierno de España financió la construcción del observatorio y de los telescopios, y Brasil se hizo cargo de la construcción de las cámaras", dijo Sodré.

La cámara JPCan es uno de los instrumentos que científicos brasileños están elaborando para su aplicación en grandes proyectos de observación astronómica y que entrarán en operación durante los próximos años.

Otro grupo de investigadores del IAG-USP, en colaboración con el Instituto Nacional de Investigaciones Espaciales (Inpe, por sus siglas en portugués), el Observatorio Nacional (ON) y el Laboratorio Nacional de Astrofísica (LNA), también está desarrollando una cámara de 85 megapíxeles que se acoplará a un nuevo telescopio, con un espejo de 87 centímetros de diámetro, que se está erigiendo en el Observatorio Internacional de Cerro Tololo, en Chile, con el apoyo de la FAPESP.

El telescopio de Cerro Tololo mapeará durante entre tres y cuatro años el Universo observable en el hemisferio Sur, y completará las observaciones que se realicen con el telescopio menor del Observatorio Astronómico de Javalambre.

De este modo, será posible observar otra séptima del cielo completo, cubriendo así toda la región visible del espectro electromagnético, según afirman los científicos del área.

“El telescopio del Observatorio Internacional de Cerro Tololo empezará a producir datos en agosto”, dijo Sodré. “Este mapeo astronómico resultará en descubrimientos sumamente importantes para la astronomía”, estimó.

El investigador fue uno de los participantes en el “Workshop for Advanced Instrumentation for Astronomy”, realizado por la FAPESP en colaboración con la Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO) de Holanda el pasado 16 de marzo, en el auditorio de la Fundación.

Uno de los objetivos del encuentro consistió en explorar oportunidades de colaboración entre científicos e ingenieros de Brasil y de Holanda en instrumentación científica avanzada para Astronomía, que podrán contribuir con los programas de apoyo a la investigación del área financiados por ambos organismos de fomento.

Una nueva era

De acuerdo con Sodré, los primeros instrumentos científicos para proyectos astronómicos desarrollados en Brasil eran para los telescopios del Observatorio de Pico dos Dias, en Minas Gerais, inaugurado en 1980, cuya operación y mantenimiento está a cargo del Laboratorio Nacional de Astrofísica (LNA).

El desarrollo de la mayoría de los instrumentos estuvo a cargo de las propias universidades e instituciones de investigación científica, pues por ese entonces no existía aún un modelo de colaboración con empresas, explicó João Steiner, docente del IAG-USP.

“En aquel tiempo no había tal posibilidad, y cada universidad o institución de investigación tenía sus propios talleres mecánicos y electrónicos, y contaba con sus ingenieros: desarrollaban todo por cuenta propia. La contratación de servicios de empresas recién empezó a mediados de la década de 1980”, dijo Steiner.

De acuerdo con los investigadores, una “nueva era” en el desarrollo de la instrumentación científica para proyectos astronómicos comenzó en los años 2000, cuando fueron inaugurados el Observatorio Gemini –cuyas operaciones empezaron en 2004 con dos telescopios “gemelos”, uno en los Andes chilenos y otro en Hawái– y el Southern Observatory for Astrophysical Research (SOAR, por sus siglas en inglés) en los Andes, en 2005.

Brasil cuenta con un 6,5% de participación en las observaciones del Gemini, cuyos telescopios tienen espejos principales de 8,1 metros de diámetro. En el SOAR, con un espejo de 4,2 metros de diámetro, la participación brasileña asciende al 30%. La participación de científicos brasileños en ambos observatorios es posible mediante la financiación de la FAPESP y de otras instituciones de fomento de la investigación científica nacionales.

“Pese al éxito científico de la participación brasileña del 6,5% en las observaciones y el 12% de las publicaciones de artículos que son producto de investigaciones realizadas en el observatorio en 2014, no nos ha ido muy bien con las estrategias tendientes al desarrollo de instrumentación científica en el Gemini; pero hemos aprendido algunas lecciones acerca de cómo no hay que hacer ciertas cosas”, dijo Steiner. “En tanto, en el SOAR nos percatamos que el mejor camino consiste en contratar industrias para ayudar a desarrollar instrumentos científicos.”

Los investigadores brasileños colaboraron en la construcción de tres espectrógrafos ópticos para el telescopio del SOAR.

El primero de éstos, un espectrógrafo de alta resolución espacial con unidad de campo integral, se desarrolló en el marco del proyecto “Construcción de dos espectrógrafos ópticos para el telescopio SOAR”.

El segundo es el generador de imágenes Brazilian Tunable Filter (BTFI), desarrollado en el marco del proyecto intitulado “El generador de imágenes tunable filter para el SOAR: Etapa 1”.

Y el tercer espectrógrafo, el Steles –el primero de alta resolución brasileño–, se desarrolló en el ámbito del proyecto “Construcción de dos espectrógrafos ópticos para el telescopio SOAR” (lea más en: http://agencia.fapesp.br/19929).

“Hemos desarrollado muchos espectrógrafos alimentados por fibra óptica, lo nos hizo adquirir experiencia en Brasil para la construcción de instrumentos científicos que emplean este tipo de material”, dijo Sodré.

“Esto también nos habilitó para participar en proyectos internacionales de mucho mayor porte que aquéllos en los que estábamos acostumbrados a participar”, afirmó.

Uno de esos grandes proyectos es el del desarrollo del subsistema de fibra óptica para el nuevo espectrógrafo del telescopio japonés Subaru, con un espejo de 8,2 metros de diámetro, en Mauna Kea, en Hawái.

El telescopio japonés realizará entre 2019 y 2023 un mapeo de galaxias con miras a entender la naturaleza de la energía escura, responsable de la expansión acelerada del Universo, e incrementar el conocimiento acerca de cómo se formaron los primeros conglomerados de estrellas.

Aparte de este proyecto, científicos de universidades e instituciones de investigación brasileñas también participarán en el desarrollo de instrumentación científica para el radiotelescopio del proyecto Long Latin American Millimetric Array (Llama), en Argentina, con fecha prevista para entrar en operación en 2021 (lea más en http://agencia.fapesp.br/19591).

Otros proyectos astronómicos con participación brasileña son el Cherenkov Telescope Array (CTA) –el mayor observatorio del mundo dedicado al estudio de cuerpos celestes que emiten radiación gamma, con su construcción prevista hasta el año 2020 en los hemisferios Sur y Norte– y el Giant Magellan Telescope (GMT), uno de los más grandes telescopios del mundo, que empezará a construirse en Chile este año y entrará en operación en 2021 (lea más sobre el CTA, en portugués, en: http://agencia.fapesp.br/16674).

La FAPESP destinará 40 millones de dólares a este proyecto, monto que equivale aproximadamente al 4% de su costo total estimado. Dicha inversión les asegurará el 4% del tiempo de operación del GMT a trabajos realizados por científicos de São Paulo, además de un escaño en el consejo del consorcio (lea más en: http://agencia.fapesp.br/19590).

“Existe la posibilidad de que industrias brasileñas participen en la construcción de la cúpula del telescopio, que será una estructura compuesta por 4 mil toneladas de acero”, dijo Steiner.

“Asimismo, asumiremos la responsabilidad de desarrollar algunos instrumentos científicos que comprenden tecnologías muy típicas del sector aeroespacial”, afirmó.

De acuerdo con el profesor, la participación de científicos brasileños en el desarrollo de instrumentación científica para el GMT ya estaba prevista desde el comienzo de las negociaciones para la adhesión de Brasil al proyecto.

“No basta sólo con usar los telescopios y los instrumentos científicos que se desarrollan en otros países. Debemos aprender a fabricar esos instrumentos y adquirir cada vez más experiencia en el desarrollo de tecnologías relacionadas con la astronomía, pero que pueden tener aplicaciones en otros sectores”, sostuvo.