Telescopi VLT, competidor d'Hubble en la Terra

2002/02/01 Mujika, Alfontso - Elhuyar Fundazioa Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Astronomia

No té cap nom memorable: VLT (Very Large Telescope). No obstant això, és el major grup de telescopis òptics del món. Es troba en el nord de Xile, en el desert d'Atacama, on el cel està buidat 350 dies a l'any, en el cim del Turó Paranal, a una altura de 2.635 metres. I, sorprenentment, per ser l'observatori astronòmic més gran del món i estar a Amèrica, no està en mans dels Estats Units. És totalment europeu, el seu propietari és l'organització ESO (European Southern Observatory).

Fa deu anys que va començar el projecte VLT. Aquest gegantesc projecte de la comunitat científica i la indústria europea s'ha anat convertint pas a pas en realitat. Els subsistemes i l'utillatge de VLT encara no estan completament acabats, i encara es trigarà al voltant de dos anys a posar tot el conjunt treballant. No obstant això, des que el 25 de maig de 1998 el primer telescopi va veure la primera llum, s'estan fent els passos esperats i ja han arribat els primers resultats a les mans dels astrònoms. Encara que encara no ha mostrat totes les seves possibilitats, la qual cosa ja ha demostrat és suficient per a afirmar que és el telescopi òptic més potent de tots els temps.

Bateria de telescopis orientada al cel

VLT no és un sol telescopi, sinó un conjunt de telescopis que poden treballar de manera individual o conjunta. El conjunt està format per 4 telescopis de 8,2 metres de diàmetre (telescopis individuals) i tres telescopis auxiliars menors de 1,8 metres de diàmetre. Els telescopis auxiliars estan col·locats sobre raïls i són mòbils. Les longituds d'ona compreses entre 0,3 µm i 25 µm són ‘visibles’ i el sistema pot operar de diverses formes:

• Manera Independent. Ús lliure de cadascun dels telescopis individuals.
• Manera Combinada Coherent. D'aquesta forma, dues o més telescopis individuals, dos o més telescopis auxiliars, o telescopis individuals i accessoris, es combinen interferométricamente per a obtenir la resolució angular equivalent d'un telescopi gegant de 200 metres de diàmetre. Aquesta manera d'observació es coneix com VLT interferomètric, que donarà unes imatges àgils que mai s'havien aconseguit fins ara. Diuen que si circulés un astronauta per la superfície de la Lluna, VLT el veuria!
• Manera Combinada Incoherent. La llum dels telescopis de quatre individus es combina en un únic telescopi per a treballar com un telescopi de 16 metres de diàmetre.

Els quatre miralls principals del VLT són monolítics, és a dir, estan fets d'una sola peça. Abans del VLT mai es va construir un mirall tan gran: S'han utilitzat 45 tones de vidre en cada mirall. El mirall, encara que té un diàmetre de 8,2 metres, només té 18 centímetres de gruix.

Fabricats a Alemanya i poliments i acabats a França. La fabricació, el poliment i el control de qualitat d'un mirall requereixen gairebé quatre anys. L'error de la superfície òptica és de 0,00005 mil·límetres. En altres paraules, això significa que en una superfície de 164 quilòmetres de diàmetre (de Tudela a Baiona) l'error seria d'un mil·límetre.

Des que al desembre de 1997 el primer mirall gegant va arribar a Atacama, a poc a poc la resta de miralls i equips han arribat. Alinear el sistema òptic, instal·lar laboratoris, muntar, calibrar i ajustar tots els accessoris... VLT ha començat a treballar, però encara no ha acabat. Els científics estimen que el VLT tindrà una vida superior als 25 anys, període en el qual les seves eines i sistemes d'informació aniran millorant constantment.

A l'octubre de 2001 la VLT interferomètrica va veure per primera vegada llum: es van combinar de manera coherent les llums de dos telescopis individuals, i van poder demostrar que el sistema funciona segons el que es preveu. Però l'última fita del VLT va ser el 25 de novembre de 2001, data en la qual es va utilitzar per primera vegada una de les ‘estrelles’ del VLT: l'òptica versàtil.

Tan ràpid com en l'espai

Tots els telescopis que hi ha en la Terra, per molt poderosos que siguin, tenen un problema: l'atmosfera. De fet, la puresa dels telescopis terrestres està limitada per l'efecte de la turbulència atmosfèrica. Quan la llum d'una estrella o d'un astre travessa l'atmosfera terrestre, es mou per la turbulència atmosfèrica. Per això les estrelles ñir-ñir. Si no hi hagués atmosfera, no hi hauria ñir-ñir-ñirris i veuríem la llum de les estrelles com un punt de llum fix. El telescopi també veu el que veiem amb els nostres ulls i la turbulència degrada la puresa de la imatge que pren el telescopi. El problema és més greu com més gran és el temps d'exposició.

La forma més ‘senzilla’ d'evitar el problema de la turbulència és eliminar l'atmosfera, és a dir, col·locar el telescopi on no hi ha atmosfera. Exemple d'això és Hubble, un telescopi que gira al voltant de la Terra. Però, per descomptat, és impossible portar a l'espai al gegant del Turó Paranal, almenys en l'actualitat. Així, els científics han inventat una nova manera d'evitar l'efecte de la turbulència atmosfèrica: l'òptica versàtil, un sistema que ajusta la distorsió de la llum en temps real.

La zona de l'òptica adaptativa és un mirall flexible controlat per ordinador. El mirall està col·locat en el pas de la llum i, canviant de forma, retorna contínuament la llum. Això permet obtenir imatges més àgils. Ara, com si el telescopi estigués en l'espai, pot treballar sense distorsions lumíniques provocades per l'atmosfera.

El sistema instal·lat en VLT es diu NAOS-CONICA. El 24 d'octubre de 2001 van arribar les peces de l'útil al Turó Paranal. Immediatament astrònoms i enginyers van començar a muntar aquesta complexa eina en el quart telescopi. Després de les proves i ajustos realitzats en els pròxims dies, el 25 de novembre es va comunicar que l'eina estava llesta per a veure la ‘primera llum’.

A la nit, l'operador del telescopi va prémer un botó i el telescopi gegant va començar a moure's lentament a la recerca del seu primer objectiu: una estrella de la nostra Via Làctia, una estrella llunyana que només pot veure's amb telescopi. La cambra CONICA va detectar la seva llum infraroja i va aparèixer ràpidament en la pantalla de l'ordinador. La imatge ja era molt bona per als estàndards astronòmics, ja que només tenia un diàmetre de 0,50 segons d'arc (veure imatge esquerra en el quadre de la pàgina anterior).

Posteriorment, l'operador va posar en marxa el sistema d'òptica versàtil NAOS, que va utilitzar la imatge de l'estrella com a font de llum de referència per a mesurar la turbulència atmosfèrica, i que va començar a modificar la seva forma segons les ordres que l'ordinador de control li enviava 500 vegades per segon. En conseqüència, va començar a encaixar la imatge que hi havia en la pantalla de l'ordinador. Uns segons abans era un conjunt de llums difús i vibrant que de sobte es va convertir en un punt de llum rigorós, lent i brillant. L'operador va mesurar llavors el diàmetre de la imatge: 0,068 només segons d'arc! (veure imatge dreta en la imatge de la pàgina anterior).

La nova generació d'òptiques adaptatives ha suposat un gran camí per a les observacions astronòmiques.

Què és ESO?

L'Observatori Europeu del Sud, ESO (European Southern Observatory), va ser creat en 1962 per a la implantació i utilització d'un observatori astronòmic en l'hemisferi sud, amb la finalitat de promoure i organitzar la cooperació astronòmica. És la principal organització astronòmica d'Europa. En l'actualitat són 9 els estats que integren ESO: Bèlgica, Dinamarca, França, Alemanya, Itàlia, Holanda, Portugal, Suècia i Suïssa. I al juliol d'enguany el Regne Unit també es convertirà en ESO.

L'ESO té dos observatoris: un és La Silla, a 600 km al nord de Santiago de Xile, compost per 14 telescopis òptics i un radiotelescopi. L'altre és el del Turó Paranal, denominat VLT.

La seu central d'ESO està en Garching, al costat de Munic, Alemanya.

Objectius bàsics del VLT L'astronomia, com a ciència, està avançant molt en els últims anys. Per això, no és fàcil saber què necessitarà dins de 10 anys. No obstant això, el conjunt de telescopis VLT és un sistema relativament flexible i adaptable a les noves necessitats. Els següents objectius científics bàsics identificats pels astrònoms es van tenir en compte a l'hora de dissenyar el VLT i decidir les seves eines i formes de treball: Mesurament de paràmetres bàsics de l'univers Descobrir i investigar galàxies emergents Suport a recerques sobre la primera llum de l'univers Desxifrar el desenvolupament i la metamorfosi de les galàxies des de la seva creació fins a l'actualitat Resoldre les relacions entre les condicions actuals en els nuclis de galàxies actives i inactives i la formació de galàxies Investigar el naixement d'estrelles i sistemes protoplanarios fora del nostre entorn interestel·lar Millorar el coneixement sobre l'evolució de les estrelles simples i dobles Localització i caracterització de sistemes planetaris més enllà de la nostra estrella Difusió del coneixement sobre els astres del sistema solar.