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GAVETA DE ASTROFÍSICA | COORDINADORA: ADRIANA DE LORENZO-CÁCERES RODRÍGUEZ

MEGARA La nueva herramienta del Gran Telescopio CANARIAS

23/jul/17 2:38 AM
Edición impresa

Superior: miembros del equipo de MEGARA posando ante el espectrógrafo del instrumento durante su instalación en una de las plataformas Nasmyth del GTC. Centro: haces de fibras ópticas de MEGARA. Inferior: espectrógrafo de MEGARA (izquierda) y redes holográficas (derecha). / Ainhoa Sánchez, UCM; África Castillo Morales, UCM; Marisa García Vargas, Fractal SLNE. /

Dr. Armando Gil de Paz

LA ASTRONOMÍA, A LA VANGUARDIA DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA

El Gran Telescopio CANARIAS (GTC en adelante) es el telescopio óptico-infrarrojo más grande del mundo, con un espejo de más de 10 metros, y es, sin duda, la joya de la corona de los Observatorios de Canarias y de las infraestructuras científico-tecnológicas españolas en general. A pesar de ello, ni GTC ni ningún otro telescopio son nada sin una instrumentación de vanguardia que mantenga a la infraestructura al día con los últimos avances tecnológicos en el análisis y detección de la luz, nuestra casi única fuente de información en Astrofísica.

Con ese objetivo en mente, GRANTECAN, la empresa pública responsable del telescopio, seleccionó en el año 2010 al instrumento MEGARA como el que habría de ser el espectrógrafo de nueva generación de GTC. Desde entonces y hasta este mismo año 2017, un Consorcio de instituciones públicas liderado por la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y que también incluye al Instituto de Astrofísica, Óptica y Electrónica (México), el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), han estado diseñando y construyendo este nuevo instrumento. Finalmente, el pasado 24 de junio, MEGARA vio por fin la luz en GTC, abriendo toda una nueva ventana para la Astrofísica y poniendo una vez más a GTC en el primer puesto de la carrera por el conocimiento.

MULTI-ESPECTRÓGRAFO EN GTC DE ALTA RESOLUCIÓN PARA ASTRONOMÍA

MEGARA es un acrónimo que significa Multi-Espectrógrafo en GTC de Alta Resolución para Astronomía y que pretende describir lo que es la naturaleza de esta herramienta única, ahora disponible para toda la comunidad de astrónomos usuaria de GTC.

"Multi-Espectrógrafo" por su versatilidad única que le permite no solo obtener información espectral (es decir, información sobre los diferentes colores de la luz que proviene de estrellas y galaxias) de objetos extensos, tales como nubes de gas o galaxias cercanas, lo que denominamos Espectroscopía 3D, sino también y de forma simultánea de un gran número de estrellas o galaxias lejanas que aparecen como puntos de luz separados entre sí debido a su pequeño tamaño y/o gran distancia a nosotros.

"Alta Resolución" porque MEGARA es el primer instrumento que ofrece estas características y versatilidad con además una gran eficiencia, que es la capacidad para mimar cada partícula de luz (fotón) que recoge el enorme ojo que es GTC, y con una capacidad sin precedentes en GTC para determinar la energía de dichos fotones, lo que los astrónomos denominamos Resolución Espectral.

Las características de MEGARA son el fruto de las necesidades científicas de un equipo de más de 50 astrónomos de diferentes instituciones españolas y extranjeras. Entre los principales objetivos de la ciencia que llevará a cabo MEGARA está el estudio de los más pequeños movimientos de las estrellas en otras galaxias y de los elusivos filamentos de gas que se cree conectan unas galaxias con otras, formando lo que se denomina la Gran Telaraña Cósmica, que permanece aún por descubrir.

Dichas necesidades científicas se han materializado en lo que es MEGARA, gracias al trabajo de un equipo técnico de unos 30 ingenieros y doctores de las instituciones del Consorcio y de empresas del sector, principalmente de las empresas Fractal SLNE y AVS.

MEGARA, DOS INSTRUMENTOS EN UNO

Una de las principales características de MEGARA es su alta capacidad para resolver las más mínimas diferencias de energía en la luz que recibe de GTC. Para conseguir esto es necesario una gran estabilidad y el uso de elementos ópticos de gran tamaño. Esto solo es posible si el espectrógrafo (la parte del instrumento que separa la luz en sus componentes de energía), que es muy voluminoso, se sitúa sobre una de las plataformas estables del telescopio, las denominadas plataformas Nasmyth, en honor del ingeniero escocés James Nasmyth que las propuso y primero incorporó a un telescopio.

Esto hace necesario que la luz que recoge el telescopio GTC de los objetos astronómicos sea transportada desde uno de sus focos hasta la plataforma donde el espectrógrafo de MEGARA está situado. MEGARA es, por tanto, dos instrumentos en uno. Un primer módulo recoge la luz mediante un sistema de aproximadamente 1300 fibras ópticas (cada una equipada con una pequeña microlentilla de apenas medio milímetro de tamaño). A fin de poder observar tanto objetos extensos (para Espectroscopía 3D) como muchos objetos dispersos a la vez (Espectroscopía Multi-objeto), estas fibras están distribuidas en dos haces de 623 y 644 fibras ópticas, respectivamente.

Tras un recorrido de 45 metros para cada una de las fibras, lo que supone casi 60 km de fibra óptica en total, la luz llega al espectrógrafo de MEGARA, donde un conjunto de 18 redes holográficas se encarga de determinar la energía de la luz y, lo que es más importante, la cantidad de luz emitida por cada objeto para cada energía. Esa información es la clave para determinar la edad y composición química de las estrellas y del gas entre las estrellas, tanto en nuestra galaxia como en galaxias externas, hasta los confines del Universo. El cambio en la energía de la luz nos permite también determinar la velocidad a la que las estrellas, el gas y las galaxias se desplazan respecto a nosotros, algo que MEGARA puede hacer con una precisión sin precedentes y en objetos mucho más débiles y/o distantes de lo que ha sido posible hasta la fecha.

MEGARA está actualmente completando su fase de puesta a punto y estará disponible para ser usado a lo largo de este verano. Todos los que hemos trabajado en este proyecto estamos entusiasmados de ofrecer las capacidades únicas de MEGARA para hacer de GTC la herramienta de referencia de los próximos años.

Este artículo está dedicado a Francisco M. Sánchez Moreno, investigador y representante de la UPM en el Consorcio de MEGARA hasta su trágico fallecimiento el 2 de agosto de 2015.

 

Armando Gil de Paz es Investigador Principal (IP) del instrumento MEGARA y es Profesor Titular de la Universidad Complutense de Madrid (UCM). Se doctoró por esa misma universidad en el año 2000 y ha sido investigador postdoctoral del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL/Caltech) y de los Observatorios de la Institución Carnegie (Pasadena, EE.UU.). agil@fis.ucm.es