El instrumento de interferometría más potente en longitudes de onda del infrarrojo medio
5 de Marzo de 2018
El nuevo instrumento MATISSE, instalado en el VLTI (Very Large Telescope Interferometer) de ESO, ha llevado a cabo con éxito sus primeras observaciones en el Observatorio Paranal, en el norte de Chile. MATISSE es el instrumento de interferometría más potente del mundo en longitudes de onda del infrarrojo medio. Utilizará imagen de alta resolución y espectroscopía para sondear en las regiones alrededor de estrellas jóvenes donde se forman los planetas, así como en las regiones que rodean a los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias. Las primeras observaciones de MATISSE utilizaron los Telescopios Auxiliares del VLTI para examinar algunas de las estrellas más brillantes del cielo nocturno, como Sirius, Rigel y Betelgeuse, demostrando que el instrumento funciona correctamente.
MATISSE (Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic Experiment, experimento espectroscópico multiapertura en el infrarrojo medio) observa la luz infrarroja (la luz que se encuentra entre el rango visible y el de las microondas del espectro electromagnético, abarcando longitudes de onda de entre 3 y 13 micrómetros (μm) [1]. Este instrumento, que puede aprovechar la luz proveniente de varios telescopios a la vez, es un espectro-interferómetro de segunda generación para el Very Large Telescope ESO que puede sacar provecho de la naturaleza de onda de la luz. De este modo, en estas longitudes de onda, produce las imágenes más detalladas de objetos celestes que se hayan podido obtener con cualquier telescopio, ya sea actual o en planificación.
Tras doce años de desarrollo por parte de un gran número de ingenieros y astrónomos en Francia, Alemania, Austria, Países Bajos y en ESO, y tras un extenso período de exigente trabajo de instalación y pruebas de este complejo instrumento, las observaciones iniciales han confirmado que MATISSE funciona como se esperaba [2].
Las observaciones iniciales de MATISSE de la estrella supergigante roja Betelgeuse, que se espera explote como supernova en unos cientos de miles de años, demostró que todavía tiene secretos que revelar [3]. Las nuevas observaciones muestran que la estrella parece tener un tamaño diferente al visto en diferentes longitudes de onda. Estos datos permitirán a los astrónomos seguir estudiando los alrededores de esta enorme estrella y la forma en que lanza material al espacio.
El investigador principal de MATISSE, Bruno López (Observatorio de la Costa Azul (OCA), Niza, Francia), explica sus capacidades únicas: “La nitidez de las imágenes captadas por un único telescopio está limitada por el tamaño de sus espejos. Para obtener mayor resolución, combinamos —o interferimos— la luz de cuatro telescopios del VLT. Hacer esto permite a MATISSE proporcionar las imágenes más nítidas que ningún telescopio haya captado nunca en la gama de longitud de onda de entre 3 y 13 μm, donde complementará las futuras observaciones que hará desde el espacio el Telescopio Espacial James Webb”.
MATISSE contribuirá en varias áreas fundamentales dentro de la investigación astronómica, centrándose, en particular, en las regiones interiores de los discos que hay alrededor de estrellas jóvenes donde se forman planetas, en el estudio de las estrellas en diferentes etapas de su vida y en los alrededores de los agujeros negros supermasivos que hay en los centros de las galaxias.
Thomas Henning, director del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) en Heidelberg (Alemania) y coinvestigador principal de MATISSE, comenta: “Observando las regiones interiores de los discos protoplanetarios con MATISSE, esperamos conocer el origen de los diversos minerales que contienen estos discos, minerales que, más tarde, pasarán a formar los núcleos sólidos de planetas como la Tierra”.
Walter Jaffe, responsable científico del proyecto y coinvestigador principal de la Universidad de Leiden (Países Bajos) y Gerd Weigelt, coinvestigador principal del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR), en Bonn (Alemania), añaden: “MATISSE nos proporcionará impresionantes imágenes de regiones de formación de planetas, de estrellas múltiples y de los discos polvorientos que alimentan a los agujeros negros supermasivos. También esperamos poder observar detalles de objetos exóticos de nuestro Sistema Solar, como los volcanes de Io y las atmósferas de exoplanetas gigantes”.
MATISSE combina cuatro haces de luz, lo que significa que combina la luz de hasta cuatro de las Unidades de Telescopioo hasta cuatro de los Telescopios Auxiliares (ATs) que componen el VLTI, realizando tanto imágenes como observaciones espectroscópicas. De esta manera, MATISSE y el VLTI juntos poseen la capacidad de imagen de un telescopio de hasta 200 metros de diámetro, capaz de producir las imágenes más detalladas jamás obtenidas en longitudes de onda del infrarrojo medio.
Las pruebas iniciales se hicieron con los Telescopios Auxiliares, y en los próximos meses están previstas más observaciones con las cuatro Unidades de Telescopio del VLT.
MATISSE superpone la luz de un objeto astronómico procedente de la luz combinada de varios telescopios, lo que resulta en un patrón de interferencia que contiene información acerca de la apariencia del objeto a partir del cual se puede reconstruir una imagen.
La primera luz de MATISSE marca un gran paso adelante en el ámbito de los interferómetros ópticos/infrarrojos actuales y permitirá a los astrónomos obtener imágenes interferométricas con mucho más detalle y en una gama más amplia de longitudes de onda de lo que ha sido posible hasta ahora. MATISSE también se complementará con los instrumentos previstos para el ELT (Extremely Large Telescope) de ESO, en particular con METIS (Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph). MATISSE podrá observar objetos más brillantes que METIS, pero con mayor resolución espacial.
Andreas Glindemann, jefe de proyecto MATISSE en ESO, concluye: “Hacer que el instrumento MATISSE sea una realidad ha involucrado el trabajo de muchas personas durante muchos años y es maravilloso ver el instrumento funcionando tan bien. ¡Estamos ansiosos por ver la ciencia que podrá hacer!”.
Notas
[1] MATISSE fue diseñado, financiado y construido, en estrecha colaboración con ESO, por un consorcio compuesto por institutos de Francia (INSU-CNRS en París y OCA en Niza albergando al equipo responsable), Alemania (MPIA, MPIfR y Universidad de Kiel), Países Bajos (NOVA y Universidad de Leiden) y Austria (Universidad de Viena). El Observatorio Konkolyy la Universidad de Colonia también han proporcionado apoyo en la fabricación del instrumento.
[2] MATISSE es el último de la serie de instrumentos de segunda generación del VLT/VLTI que ha llegado a Paranal. Para el VLTI esto significa que 17 años —casi con exactitud— después de obtener las primeras franjas con VINCI y dos siderostatos, la primera generación de instrumentos ha sido reemplazada por PIONIER, GRAVITY y MATISSE, todos ellos combinando cuatro telescopios (UTs o ATs) y cubriendo una amplia gama de longitudes de onda.
[3] Betelgeuse fue la primera estrella resuelta por interferometría de Michelson y Pease en 1920. También fue utilizada como fuente brillante para poner a prueba a los precursores de los interferómetros de infrarrojo medio —incluyendo MIDIen el VLTI.
Información adicional
ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.
Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.
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