El telescopio mas grande del mundo: el E-ELT.

Por Martin Arin 

Después del ALMA, hablemos del próximo telescopio revolucionario: El European Extremely Large Telescope (E-ELT), el mayor Ojo del Mundo para observar el Cielo.

Concepción artística del futuro E-ELT
Una de las prioridades fundamentales de la comunidad astronómica mundial, es la construcción de telescopios extremadamente grandes en Tierra. Estos ampliarán enormemente los conocimientos en Astrofísica, abriendo paso a estudios detallados sobre temas como planetas alrededor de otras estrellas, los primeros objetos nacidos en el Universo, agujeros negros súper masivos y la naturaleza y distribución de la materia oscura y la energía oscura que dominan el Universo.

Desde finales del año 2005, la ESO (European Southern Observatory), organización que construye y opera un grupo de los telescopios más avanzados del mundo, ha estado trabajando, junto con su comunidad usuaria de astrónomos y astrofísicos europeos, con el fin de definir el nuevo telescopio gigante necesario para mediados de la próxima década (2025). Más de 100 astrónomos de todos los países europeos se han involucrado durante el año 2006, ayudando a las Oficinas de Proyectos de ESO, a producir un concepto novedoso en que se evaluaron cuidadosamente rendimiento, costos, programa y riesgo.

Llamado E-ELT por su nombre en inglés, European Extremely Large Telescope o Telescopio Europeo Extremadamente Grande, este revolucionario telescopio tendrá un espejo primario de tipo 40 metros y será el telescopio óptico e infrarrojo cercano más grande del mundo.

Con el inicio de las operaciones planificadas para inicios de la próxima década, el E-ELT abordará los mayores desafíos científicos de nuestro tiempo y se espera que consiga notables primicias, incluyendo el seguimiento de planetas similares a la Tierra que están alrededor de otras estrellas en las “zonas habitables” donde podría existir vida: una de las metas de la astronomía observacional moderna. También realizará “arqueología estelar” en galaxias cercanas, así como contribuciones fundamentales a la cosmología a través de la medición de las propiedades de las primeras estrellas y galaxias, investigando la naturaleza de la materia y energía oscuras. Más aún, los astrónomos están preparándose para lo inesperado: preguntas nuevas e imprevisibles que seguramente surgirán a partir de los descubrimientos que se harán con el E-ELT.

Estamos frente a una nueva revolución 

La astronomía está experimentando una era dorada: Tan sólo en la década pasada hubo increíbles descubrimientos, desde los primeros planetas orbitando en torno a otras estrellas, hasta que el Universo está en expansión acelerada, dominado por las aún enigmáticas materia oscura y energía oscura. Europa está a la vanguardia en todas las áreas de la astronomía contemporánea, especialmente gracias a las emblemáticas instalaciones terrestres operadas por ESO, la principal organización intergubernamental de ciencia y tecnología en astronomía. El desafío es consolidar y fortalecer esta posición para el futuro. Esto se logrará con un revolucionario nuevo concepto de telescopio terrestre, el Telescopio Europeo Extremadamente Grande (European Extremely Large Telescope, E-ELT), con un rendimiento superior al de todas las instalaciones existentes en la actualidad.

Un telescopio que podría revolucionar nuestra percepción del Universo tanto como lo hizo el telescopio  de Galileo hace 400 años.

El telescopio de tipo 40 metros E-ELT, está actualmente en fase de diseño detallado. Se prevé que el inicio de operaciones se inicie a principios de la próxima década.

El “ojo” del telescopio tendrá un diámetro de casi la mitad de la longitud de una cancha de fútbol y reunirá 15 veces más luz que los más grandes telescopios ópticos que operan en la actualidad. El telescopio tiene un innovador diseño de cinco espejos que incluye una óptica adaptativa avanzada para corregir las turbulencias atmosféricas, obteniendo imágenes 15 veces más nítidas que las obtenidas por el Telescopio Espacial Hubble. El espejo principal estará formado por casi 1.000 segmentos hexagonales.

El E-ELT está llevando a la astronomía un paso adelante. Al tratarse de un telescopio de tipo 40 metros e incorporar la técnica de la óptica adaptativa, el E-ELT facilitará el camino hacia numerosos y espectaculares avances.

Buscará exoplanetas, es decir, planetas que orbitan en torno a otras estrellas. Esto incluirá, no sólo el descubrimiento de planetas de masas similares a la Tierra a través de mediciones indirectas (como el movimiento de estrellas perturbadas por planetas que las orbitan) sino también la obtención directa de imágenes de planetas más grandes y, posiblemente, incluso la caracterización de sus atmósferas.

Buscando exoplanetas….

Más aún, la serie de instrumentos del E-ELT permitirá a los astrónomos investigar las primeras etapas de la formación de sistemas planetarios y detectar agua y moléculas orgánicas en discos protoplanetarios alrededor de estrellas que se están formando. Así, el E-ELT, responderá preguntas fundamentales respecto a la formación y evolución de los planetas y nos acercará un paso más a la respuesta de la enigmática pregunta: ¿estamos solos en el Universo? Más allá del obvio interés científico, esto representaría un tremendo avance para la humanidad.

Los primeros objetos en el Universo 

Al explorar los objetos más distantes el E-ELT proporcionará pistas para comprender la formación de los primeros objetos: estrellas y galaxias primordiales, agujeros negros y la relación entre estos objetos. Los estudios de objetos extremos, como los agujeros negros, se beneficiarán del poder del E-ELT para comprender mejor los fenómenos dependientes del tiempo, enlazados a los diversos procesos en juego en torno a objetos compactos.

El E-ELT esta diseñado para realizar estudios detallados de las primeras galaxias y hacer un seguimiento de su evolución a través del tiempo.

Las observaciones de estas galaxias tempranas con el E-ELT darán pistas que ayudarán a entender cómo estos objetos se forman y evolucionan. Además, el E-ELT será una herramienta única para hacer un inventario del contenido cambiante de los diversos elementos en el Universo a través del tiempo, y para comprender la historia de la formación de estrellas en las galaxias.

Una de las metas más apasionantes del E-ELT es la posibilidad de medir directamente la aceleración de la expansión del Universo. Tal medición tendría un gran impacto sobre nuestra comprensión del Universo. El E-ELT también buscará posibles variaciones en el tiempo de las constantes físicas fundamentales. Una detección inequívoca de tales variaciones tendría consecuencias de gran alcance para nuestra comprensión de las leyes generales de la física.

El concepto E-ELT 

El actual diseño es el de un telescopio con un espejo primario de 39,3 metros de diámetro que cubrirá un área del cielo de alrededor de una décima parte del tamaño de la Luna llena. El propio diseño del espejo es revolucionario y está basado en un novedoso esquema de cinco espejos que ofrecerá una calidad de imagen excepcional. El espejo primario consiste de casi 1000 segmentos, cada uno de 1,4 metros de ancho, pero de sólo 50 mm de espesor. El diseño óptico requiere de un inmenso espejo secundario de 6 metros de diámetro, casi tan grande como los espejos primarios más grandes de telescopios en operación hoy en día.

Para compensar las aberraciones producidas en la imagen por la turbulencia atmosférica, se incorporan a la óptica del telescopio espejos adaptables. Cada uno de estos espejos reposa sobre más de 6.000 actuadores que pueden distorsionar su forma mil veces por segundo.

El telescopio tendrá varios instrumentos científicos. Será posible pasar de un instrumento a otro en minutos. El telescopio y la cúpula también serán capaces de cambiar su posición de observación en un breve espacio de tiempo.

La habilidad de observar a través de un amplio rango de longitudes de onda, desde la óptica hasta el infrarrojo mediano, permitirá a los científicos aprovechar el tamaño del telescopio en toda su extensión.

La ventana de Europa hacia el Universo

ESO ha acumulado una experiencia considerable en la planificación, desarrollo, construcción, integración y operación de grandes telescopios astronómicos ubicados en sitios remotos. El VLT de ESO es el telescopio óptico basado en tierra más avanzado del mundo y ha permitido muchos de los grandes avances científicos de los últimos tiempos.

Esta experiencia forma la columna vertebral de los esfuerzos para desarrollar un telescopio extremadamente grande para la astronomía europea. El diseño básico de referencia se completó a finales de 2006. Ahora se está desarrollando el diseño final de esta instalación, un estudio con un costo de 57 millones de Euros, que tiene como meta el inicio de las operaciones a principios de la próxima década. El E-ELT es un proyecto científico de alta tecnología y de gran prestigio que incorpora muchos desarrollos innovadores. Ofrece numerosas posibilidades para la creación de subproductos y transferencias tecnológicas, junto a lucrativas oportunidades de contratos tecnológicos, y proporciona un espectacular escaparate para la industria europea.

El liderazgo europeo de este proyecto emblemático, elevará el perfil científico, tecnológico e industrial europeo.

Buscando un buen lugar para colocarlo 

Un extraordinario telescopio requiere una ubicación excepcional. Por tanto, se está teniendo mucho cuidado en asegurar que el futuro hogar del E-ELT sea el más adecuado posible. Esto, en general, significa un sitio alto y seco, que implique la menor cantidad de obstáculos posibles para las observaciones. El equipo seleccionador de la ubicación para el E-ELT estudió en detalle varios lugares en Argentina, Chile, Marruecos y España.

Esfuerzos similares realiza el equipo seleccionador del sitio para el Thirty-Meter Telescope (TMT o Telescopio de 30 mts). Con el fin de ser más eficientes, las ubicaciones pre-seleccionadas para el TMT (todas ubicadas en América del Norte y Sur) no se incluyeron en el estudio del E-ELT, pero se compartió la información.

Los días 2 y 3 de marzo de 2010, el Consejo de la ESO recibió un informe con las principales conclusiones por parte del Comité Asesor para la Selección del Sitio del E-ELT. Estas conclusiones confirman que todos los sitios examinados dentro de la lista final de candidatos (Armazones, Ventarrones, Tolonchar y Vizcachas en Chile, y La Palma en España) tienen muy buenas condiciones para la observación astronómica, cada uno con sus particulares fortalezas. El informe técnico concluye que Cerro Armazones, cerca de Paranal, se destaca claramente como el sitio preferido, debido a que posee el mejor balance de calidad del cielo en todos los aspectos y puede ser operado de una manera integrada con el Observatorio Paranal de ESO.

Cerro Armazones es una montaña con una altitud de 3.060 metros en la zona central del desierto de Atacama, en Chile, unos 130 kilómetros al sur de la ciudad de Antofagasta y a unos 20 kilómetros de Cerro Paranal, hogar del Telescopio VLT, de la ESO.

El 26 de abril de 2010, el Consejo de ESO seleccionó Cerro Armazones como el emplazamiento para el futuro telescopio de tipo 40 metros European Extremely Large Telescope (E-ELT).

En cifras

· Diámetro del espejo principal: 39,3 metros

· Área de recolección de luz: 978 metros cuadrados

· El espejo secundario mide 6 metros de diámetro.
· Se encontrara a 3060 metros de altura
· La mejora en detección de exoplanetas sera un factor 100 superior a la actualidad.
· Podrá medir como máximo velocidades radiales con un error de 1 cm/seg (SI!: no hay error).
· Podría fotografiar a la Tierra a 30 años luz directamente, aun con el Sol (imagen directa!).
· Podrá resolver 5 milisegundos de arco…. Aproximadamente 9 metros a la distancia de la Luna.
· Tendrá 16 veces mas definición que el Telescopio Espacial Hubble.
· El Espejo primario estará a 50 metros de altura sobre el terreno, en la posición mas baja.

· Campo de visión: aproximadamente 3 minutos de arco (!).  Para fotografiar la Luna completa serian necesarias casi 100 imagenes…. para tomar la Famosa Galaxia del Sombrero, 3 imagenes…..

Con un espejo primario de 39,3 metros de diámetro, éste será el telescopio más grande que observe en luz visible. Será de cuatro a cinco veces más grande que las actuales instalaciones de vanguardia de este tipo, y reunirá alrededor de 15 veces más luz. También será mucho más grande que los otros dos telescopios extremadamente grandes que se están planificando actualmente, el Thirty-Meter Telescope (TMT, construyéndose en Hawai, estimando su finalización en 2018) y el Giant Magellan Telescope (GMT de 24 metros de diámetro cuya construcción finalizará en el 2020).

Casi 1.000 segmentos 

No es posible, ni aconsejable, construir un espejo tan grande de una sola pieza. Por tanto, el espejo de 39,3 metros estará compuesto de unos 1.000 segmentos hexagonales de alrededor de 1,4 metros de ancho y 5 cm de grosor. Todo el diseño del telescopio se basa, de hecho, en ser modular, de forma tal que las piezas puedan ser fabricadas en grandes cantidades, reduciendo notablemente el costo. Sólo este enfoque hace posible al E-ELT dentro de un presupuesto restringido.