Telescopio VLT, competidor de Hubble en la Tierra

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

• Astronomia

No tiene ningún nombre memorable: VLT (Very Large Telescope). Sin embargo, es el mayor grupo de telescopios ópticos del mundo. Se encuentra en el norte de Chile, en el desierto de Atacama, donde el cielo está despejado 350 días al año, en la cumbre del Cerro Paranal, a una altura de 2.635 metros. Y, sorprendentemente, por ser el observatorio astronómico más grande del mundo y estar en América, no está en manos de Estados Unidos. Es totalmente europeo, su propietario es la organización ESO (European Southern Observatory).

Hace diez años que comenzó el proyecto VLT. Este gigantesco proyecto de la comunidad científica y la industria europea se ha ido convirtiendo paso a paso en realidad. Los subsistemas y el utillaje de VLT aún no están completamente terminados, y todavía se tardará alrededor de dos años en poner todo el conjunto trabajando. Sin embargo, desde que el 25 de mayo de 1998 el primer telescopio vio la primera luz, se están dando los pasos esperados y ya han llegado los primeros resultados a manos de los astrónomos. Aunque todavía no ha mostrado todas sus posibilidades, lo que ya ha demostrado es suficiente para afirmar que es el telescopio óptico más potente de todos los tiempos.

Batería de telescopios orientada al cielo

VLT no es un solo telescopio, sino un conjunto de telescopios que pueden trabajar de forma individual o conjunta. El conjunto está formado por 4 telescopios de 8,2 metros de diámetro (telescopios individuales) y tres telescopios auxiliares menores de 1,8 metros de diámetro. Los telescopios auxiliares están colocados sobre raíles y son móviles. Las longitudes de onda comprendidas entre 0,3 µm y 25 µm son ‘visibles’ y el sistema puede operar de varias formas:

• Modo Independiente. Uso libre de cada uno de los telescopios individuales.
• Modo Combinado Coherente. De esta forma, dos o más telescopios individuales, dos o más telescopios auxiliares, o telescopios individuales y accesorios, se combinan interferométricamente para obtener la resolución angular equivalente de un telescopio gigante de 200 metros de diámetro. Este modo de observación se conoce como VLT interferométrico, que dará unas imágenes ágiles que nunca se habían conseguido hasta ahora. Dicen que si circulara un astronauta por la superficie de la Luna, ¡VLT lo vería!
• Modo Combinado Incoherente. La luz de los telescopios de cuatro individuos se combina en un único telescopio para trabajar como un telescopio de 16 metros de diámetro.

Los cuatro espejos principales del VLT son monolíticos, es decir, están hechos de una sola pieza. Antes del VLT nunca se construyó un espejo tan grande: Se han utilizado 45 toneladas de vidrio en cada espejo. El espejo, aunque tiene un diámetro de 8,2 metros, sólo tiene 18 centímetros de espesor.

Fabricados en Alemania y pulidos y acabados en Francia. La fabricación, el pulido y el control de calidad de un espejo requieren casi cuatro años. El error de la superficie óptica es de 0,00005 milímetros. En otras palabras, esto significa que en una superficie de 164 kilómetros de diámetro (de Tudela a Baiona) el error sería de un milímetro.

Desde que en diciembre de 1997 el primer espejo gigante llegó a Atacama, poco a poco el resto de espejos y equipos han llegado. Alinear el sistema óptico, instalar laboratorios, montar, calibrar y ajustar todos los accesorios... VLT ha empezado a trabajar, pero todavía no ha terminado. Los científicos estiman que el VLT tendrá una vida superior a los 25 años, período en el que sus herramientas y sistemas de información irán mejorando constantemente.

En octubre de 2001 la VLT interferométrica vio por primera vez luz: se combinaron de forma coherente las luces de dos telescopios individuales, y pudieron demostrar que el sistema funciona según lo previsto. Pero el último hito del VLT fue el 25 de noviembre de 2001, fecha en la que se utilizó por primera vez una de las ‘estrellas’ del VLT: la óptica versátil.

Tan rápido como en el espacio

Todos los telescopios que hay en la Tierra, por muy poderosos que sean, tienen un problema: la atmósfera. De hecho, la pureza de los telescopios terrestres está limitada por el efecto de la turbulencia atmosférica. Cuando la luz de una estrella o de un astro atraviesa la atmósfera terrestre, se mueve por la turbulencia atmosférica. Por eso las estrellas ñir-ñir. Si no hubiera atmósfera, no habría ñir-ñir-ñirris y veríamos la luz de las estrellas como un punto de luz fijo. El telescopio también ve lo que vemos con nuestros ojos y la turbulencia degrada la pureza de la imagen que toma el telescopio. El problema es más grave cuanto mayor es el tiempo de exposición.

La forma más ‘sencilla’ de evitar el problema de la turbulencia es eliminar la atmósfera, es decir, colocar el telescopio donde no hay atmósfera. Ejemplo de ello es Hubble, un telescopio que gira alrededor de la Tierra. Pero, por supuesto, es imposible llevar al espacio al gigante del Cerro Paranal, al menos en la actualidad. Así, los científicos han inventado una nueva forma de evitar el efecto de la turbulencia atmosférica: la óptica versátil, un sistema que ajusta la distorsión de la luz en tiempo real.

La zona de la óptica adaptativa es un espejo flexible controlado por ordenador. El espejo está colocado en el paso de la luz y, cambiando de forma, retorna continuamente la luz. Esto permite obtener imágenes más ágiles. Ahora, como si el telescopio estuviera en el espacio, puede trabajar sin distorsiones lumínicas provocadas por la atmósfera.

El sistema instalado en VLT se llama NAOS-CONICA. El 24 de octubre de 2001 llegaron las piezas del útil al Cerro Paranal. Inmediatamente astrónomos e ingenieros empezaron a montar esta compleja herramienta en el cuarto telescopio. Tras las pruebas y ajustes realizados en los próximos días, el 25 de noviembre se comunicó que la herramienta estaba lista para ver la ‘primera luz’.

Por la noche, el operador del telescopio pulsó un botón y el telescopio gigante comenzó a moverse lentamente en busca de su primer objetivo: una estrella de nuestra Vía Láctea, una estrella lejana que sólo puede verse con telescopio. La cámara CONICA detectó su luz infrarroja y apareció rápidamente en la pantalla del ordenador. La imagen ya era muy buena para los estándares astronómicos, ya que sólo tenía un diámetro de 0,50 segundos de arco (ver imagen izquierda en el cuadro de la página anterior).

Posteriormente, el operador puso en marcha el sistema de óptica versátil NAOS, que utilizó la imagen de la estrella como fuente de luz de referencia para medir la turbulencia atmosférica, y que comenzó a modificar su forma según las órdenes que el ordenador de control le enviaba 500 veces por segundo. En consecuencia, comenzó a encajar la imagen que había en la pantalla del ordenador. Unos segundos antes era un conjunto de luces difuso y vibrante que de repente se convirtió en un punto de luz riguroso, lento y brillante. El operador midió entonces el diámetro de la imagen: 0,068 sólo segundos de arco! (ver imagen derecha en la imagen de la página anterior).

La nueva generación de ópticas adaptativas ha supuesto un gran camino para las observaciones astronómicas.

¿Qué es ESO?

El Observatorio Europeo del Sur, ESO (European Southern Observatory), fue creado en 1962 para la implantación y utilización de un observatorio astronómico en el hemisferio sur, con el fin de promover y organizar la cooperación astronómica. Es la principal organización astronómica de Europa. En la actualidad son 9 los estados que integran ESO: Bélgica, Dinamarca, Francia, Alemania, Italia, Holanda, Portugal, Suecia y Suiza. Y en julio de este año el Reino Unido también se convertirá en ESO.

El ESO tiene dos observatorios: uno es La Silla, a 600 km al norte de Santiago de Chile, compuesto por 14 telescopios ópticos y un radiotelescopio. El otro es el del Cerro Paranal, denominado VLT.

La sede central de ESO está en Garching, junto a Munich, Alemania.

Objetivos básicos del VLT La astronomía, como ciencia, está avanzando mucho en los últimos años. Por ello, no es fácil saber qué va a necesitar dentro de 10 años. No obstante, el conjunto de telescopios VLT es un sistema relativamente flexible y adaptable a las nuevas necesidades. Los siguientes objetivos científicos básicos identificados por los astrónomos se tuvieron en cuenta a la hora de diseñar el VLT y decidir sus herramientas y formas de trabajo: Medición de parámetros básicos del universo Descubrir e investigar galaxias emergentes Apoyo a investigaciones sobre la primera luz del universo Descifrar el desarrollo y la metamorfosis de las galaxias desde su creación hasta la actualidad Resolver las relaciones entre las condiciones actuales en los núcleos de galaxias activas e inactivas y la formación de galaxias Investigar el nacimiento de estrellas y sistemas protoplanarios fuera de nuestro entorno interestelar Mejorar el conocimiento sobre la evolución de las estrellas simples y dobles Localización y caracterización de sistemas planetarios más allá de nuestra estrella Difusión del conocimiento sobre los astros del sistema solar.