ASTRONOMÍA: Primera luz de un sistema de óptica adaptativa de vanguardia
La instalación de óptica adaptativa (AOF) es un proyecto a largo plazo del VLT (Very Large Telescope) de ESO para proporcionar un sistema de óptica adaptativa a los instrumentos de la Unidad de Telescopio 4 (UT4), siendo el primero de ellos MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer, explorador espectroscópico multiunidad) [1]. La óptica adaptativa compensa el efecto de emborronamiento provocado por la atmósfera terrestre, permitiendo a MUSE obtener imágenes mucho más nítidas y dando como resultado dos veces el contraste alcanzado previamente. Ahora MUSE puede estudiar objetos del universo incluso más débiles.
"Ahora, incluso cuando las condiciones meteorológicos no son las óptimas, los astrónomos pueden seguir obteniendo una excelente calidad de imagen gracias al sistema de óptica adaptativa AOF," explica Harald Kuntschner, Científico del Proyecto AOF en ESO.
Tras una batería de pruebas con el nuevo sistema, el equipo de astrónomos e ingenieros fue recompensado con una serie de imágenes espectaculares. Los astrónomos fueron capaces de observar las nebulosas planetarias IC 4406, situada en la constelación de Lupus (el lobo) y NGC 6369, situada en la constelación de Ofiuco (el portador de la serpiente). Las observaciones de MUSE con el sistema de óptica adaptativa AOF dieron como resultado impresionantes mejoras en la nitidez de las imágenes, revelando estructuras en forma de capas nunca antes vistas en IC 4406 [2].
El sistema de óptica adaptativa AOF que hizo posibles estas observaciones se compone de muchas partes que trabajan juntas. Incluye las instalaciones 4LGSF (Four Laser Guide Star Facility, sistema de cuatro estrellas de guiado láser) y el espejo secundario deformable muy fino de UT4 [3] [4]. El 4LGSF emite al cielo cuatro rayos láser de 22 vatios para hacer que brillen los átomos de sodio de las capas superiores de la atmósfera, produciendo manchas de luz en el cielo que imitan a estrellas. Los sensores del módulo GALACSI (Ground Atmospheric Layer Adaptive Corrector for Spectroscopic Imaging, corrector adaptativo de capa atmosférica desde tierra para imagen espectroscópica) utilizan estas estrellas artificiales para determinar las condiciones atmosféricas.
Mil veces por segundo, el sistema AOF calcula la corrección que debe aplicarse para cambiar la forma del espejo secundario deformable del telescopio con el fin de compensar las perturbaciones atmosféricas. En particular, GALACSI corrige la turbulencia en la capa de la atmósfera de hasta un kilómetro por encima del telescopio. Dependiendo de las condiciones, la turbulencia atmosférica puede variar con la altitud, pero los estudios han demostrado que la mayoría de las perturbaciones atmosféricas se producen en esta "capa terrestre" de la atmósfera.
"El sistema AOF es esencialmente equivalente a elevar el VLT unos 900 metros, por encima de la capa más turbulenta de la atmósfera", explica Robin Arsenault, Gestor del Proyecto AOF. "Antes, si queríamos imágenes más nítidas, habríamos tenido que encontrar un sitio mejor o usar un telescopio espacial, pero ahora, con el sistema AOF, podemos crear condiciones mucho mejores sin movernos del sitio y por una pequeña parte de lo que costarían las otras opciones".
Las correcciones aplicadas por el sistema AOF mejoran de forma rápida y continua la calidad de imagen al concentrar la luz para formar imágenes más nítidas, permitiendo a MUSE resolver los detalles más finos y detectar estrellas más tenues, algo que antes no podía hacer. Actualmente GALACSI proporciona corrección sobre un amplio campo de visión, pero este es sólo el primer paso para traer la óptica adaptativa a MUSE. Se está preparando un segundo modo de GALACSI y se espera que vea su primera luz a principios de 2018. Este modo de campo estrecho corregirá la turbulencia a cualquier altitud, permitiendo observaciones de pequeños campos de visión con mayor resolución.
"Hace 16 años, cuando propusimos construir el revolucionario instrumento MUSE, nuestra idea era acoparlo con otro sistema altamente avanzado: AOF", afirma Roland Bacon, líder del proyecto MUSE. "El potencial de MUSE de hacer descubrimientos, ya amplio de por sí, se ha mejorado aún más. Nuestro sueño se está convirtiendo en realidad".
Uno de los principales objetivos científicos del sistema es observar objetos débiles en el universo distante con la mejor calidad de imagen posible, lo que requiere de exposiciones de muchas horas. Joël Vernet, científico de los proyectos ESO MUSE y GALACSI, comenta: "En particular nos interesa observar las galaxias más pequeñas y débiles a las mayores distancias. Son galaxias en formación, aún en su infancia, y son clave para comprender cómo se forman las galaxias".
Además, MUSE no es el único instrumento que se beneficiará del sistema AOF. En un futuro próximo, otro sistema de óptica adaptativa llamado GRAAL se pondrá en marcha en el instrumento infrarrojo HAWK-I (ya en funcionamiento) afinando su visión del universo. Le seguirá más tarde el nuevo y potente instrumento ERIS.
"ESO está impulsando el desarrollo de estos sistemas de óptica adaptativa y AOF es también un pionero para el ELT (Extremely Large Telescope) de ESO", agregó Arsenault. "Trabajar en el sistema AOF nos ha proporcionado (a científicos, ingenieros e industria por igual) una valiosa experiencia y conocimientos que ahora usaremos para superar los retos de la construcción del ELT".
Notas
[1] MUSE es un espectrógrafo de campo integral, un poderoso instrumento que produce un conjunto de datos 3D de un objeto seleccionado, donde cada píxel de la imagen corresponde a un espectro de la luz del objeto. Esencialmente esto significa que el instrumento crea miles de imágenes del objeto al mismo tiempo, cada uno en una longitud de onda distinta de la luz, captando una gran cantidad de información.
[2] IC 4406 ha sido previamente observado con el VLT (eso9827a).
[3] Con poco más de un metro de diámetro, es el espejo de óptica adaptativa más grande que se ha construido y ha necesitado de tecnología punta. Se montó en UT4 en 2016 (ann16078) para reemplazar al espejo secundario convencional original del telescopio.
[4] Ya se han desarrollado otras herramientas para optimizar el funcionamiento del sistema AOF que ya están en funcionamiento. Se trata de una extensión del software “Astronomical Site Monitor “ que monitoriza la atmósfera para determinar la altitud a la que ocurren las turbulencias y el LTCS (Laser Traffic Control System) que impide que otros telescopios observen los rayos láser o las estrellas artificiales, lo cual podrían influir en sus observaciones.
La nebulosa planetaria IC 4406 vista por MUSE y el sistema AOF}
El acoplamiento del sistema AOF con MUSE da acceso a una mayor
nitidez y a un amplio rango dinámico al observar objetos celestes como
las nebulosas planetarias. Estas nuevas observaciones de IC 4406
revelaron capas que no se habían visto nunca antes, junto con las
estructuras de polvo oscuro de la nebulosa, ya conocidas, que le dieron
el popular nombre de nebulosa de la Retina.
Esta imagen muestra una pequeña fracción del total de datos recogidos por MUSE usando el sistema AOF y demuestra las crecientes capacidades del instrumento MUSE equipado con el nuevo sistema AOF.
Crédito:
Esta imagen muestra una pequeña fracción del total de datos recogidos por MUSE usando el sistema AOF y demuestra las crecientes capacidades del instrumento MUSE equipado con el nuevo sistema AOF.
Crédito:
ESO/J. Richard (CRAL)
NGC 6369 antes y después del sistema AOF
La nebulosa planetaria NGC 6369 vista al natural (izquierda) y cuando el sistema AOF proporciona la corrección de la capa terrestre de la turbulenta atmósfera (derecha). El sistema AOF proporciona una imagen mucho más nítida de los objetos celestes y permite el acceso a las estructuras mucho más finas y débiles.
Crédito:
ESO/P. Weilbacher (AIP)
The planetary nebula NGC 6563 observed with the AOF
The Adaptive Optics Facility works to remove the blurring effect of
Earth’s atmosphere. When used one can see much finer details in the
faint planetary nebula NGC 6563 as compared to the natural sky quality.
Crédito:
Crédito:
ESO/P. Weilbacher (AIP)
El sistema AOF + MUSE en acción
Dentro de la UT4 del Very Large Telescope, parte de la instalación de óptica adaptativa (AOF), el 4LGSF (Four Laser Guide Star Facility, sistema de cuatro estrellas de guiado láser), apunta a los cielos durante las primeras observaciones con el instrumento MUSE. La nitidez y el rango dinámico de las imágenes usando el sistema AOF que equipa al instrumento MUSE mejorarán de forma impresionante las observaciones futuras.
Crédito:
Roland Bacon
El sistema AOF + MUSE en acción
Dentro de la UT4 del Very Large Telescope, parte de la instalación de óptica adaptativa (AOF), el 4LGSF (Four Laser Guide Star Facility, sistema de cuatro estrellas de guiado láser), apunta a los cielos durante las primeras observaciones con el instrumento MUSE.
El sistema AOF se compone de muchas partes que trabajan juntas para crear imágenes nítidas de objetos astronómicos.
Crédito:
Roland Bacon
UT4 y el sistema AOF en acción
El 4LGSF (Four Laser Guide Star Facility, sistema de cuatro estrellas de guiado láser)
apunta a los cielos durante las primeras observaciones con el instrumento MUSE equipado con el sistema AOF. La óptica adaptativa ayuda a los telescopios terrestres compensando el efecto emborronador que ejerce la atmósfera de la Tierra sobre la luz que nos llega de las estrellas.
Crédito:
Roland Bacon
Los potentes láseres del sistema AOF
Los cuatro rayos láser de 22 vatios hacen que los átomos de sodio de
la atmósfera brillen, creando puntos de luz en el cielo que imitan a
estrellas.
Crédito:
Crédito:
Roland Bacon
Conocida como la nebulosa del Pequeño fantasma, NGC 6365 es una nebulosa planetaria de la constelación de Ofiuco (el portador de la serpiente). La nebulosa es relativamente débil, con una magnitud aparente de 12,9 y el claro detalle de esta imagen muestra el poder del instrumento MUSE equipado con el sistema AOF instalado en el VLT. La estrella enana blanca es claramente visible en el centro el gas nebular, que se expande hacia fuera en forma de anillos.
Crédito:
ESO/P. Weilbacher (AIP)
NGC 6369
Crédito:
ESO/P. Weilbacher (AIP)
ESO 338-4
ESO 338-4 es una galaxia con estallidos de formación estelar situada en Sagitario (el arquero). Actualmente está en proceso de fusión con varias galaxias más pequeñas que están chocando entre sí, por lo que acabarán formando una galaxia. Los nuevos datos AOF+MUSE resuelven claramente varios nudos brillantes donde está teniendo lugar una intensa formación de estrellas, inducida por la fusión, así como filamentos brillantes de gas de hidrógeno.
Crédito:
ESO/P. Weilbacher (AIP)
NGC 6563
NGC 6563 es una nebulosa planetaria situada en la constelación de
Sagitario (el arquero). Esta impresionante imagen obtenida con la
poderosa simbiosis entre el sistema AOF y el instrumento MUSE revela las
estructuras de la débil nebulosa como nunca antes se había visto.
Crédito:
Crédito:
ESO/P. Weilbacher (AIP)
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ESOcast 119: Primera luz del sistema AOF
La nueva instalación de óptica adaptativa de ESO acaba de abrir sus ojos al cielo por primera vez. Junto con el revolucionario instrumento MUSE, este es uno de los sistemas tecnológicos más avanzados y potentes jamás construidos para la astronomía terrestre.
Crédito:
ESO.
Directed by: Herbert Zodet.
Visual Design and Editing: Martin Kornmesser and Luis Calçada.
Editing: Herbert Zodet.
Web and technical support: Mathias André and Raquel Yumi Shida.
Written by: Lauren Fuge, Izumi Hansen and Mariya Lyubenova.
Music: STAN DART (www.stan-dart.com).
Narration: Sara Mendes da Costa.
Footage and photos: ESO, Luis Calçada, J. Colosimo, R. Bacon, G. Hüdepohl (atacamaphoto.com), Liam Young, B. Tafreshi (twanight.org), F. Kamphues, ACe Consortium, M. Kornmesser, H. Zodet and T. Matsopoulos.
Executive producer: Lars Lindberg Christensen.
Fundido de NGC 6369 con y sin óptica adaptativa
Este vídeo de la nebulosa planetaria NGC 6369 muestra el poder excepcional del sistema de óptica adaptativa AOF acoplado al instrumento MUSE del Very Large Telescope de ESO. El AOF permite a MUSE captar imágenes mucho más nítidas de los objetos celestes y ver estructuras mucho más finas y débiles, como el gas de esta nebulosa.
Crédito:
ESO
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