Luz láser en el ESO: un avance en interferometría astronómica

La semana pasada, cuatro láseres fueron proyectados al cielo desde el sitio del Observatorio Europeo del Sur (ESO) en Paranal, Chile. Estos láseres lograron crear una "estrella artificial" que los astrónomos pueden utilizar para medir y corregir el desenfoque causado por la atmósfera terrestre, según anunció el ESO.

El lanzamiento de estos láseres desde cada uno de los telescopios de ocho metros en Paranal representa un hito significativo del proyecto GRAVITY+, una compleja actualización del Interferómetro del Very Large Telescope (VLTI) del ESO.

El GRAVITY+ desbloquea un mayor poder de observación y una cobertura del cielo mucho más amplia para el VLTI que la que era posible anteriormente, permitiendo el estudio de objetos aún más tenues y distantes.

El primer objetivo para los equipos de GRAVITY+ y ESO en Paranal, que realizaron observaciones de prueba utilizando los nuevos láseres, fue un cúmulo de estrellas masivas en el centro de la Nebulosa de la Tarántula, una región de formación estelar en nuestra galaxia vecina, la Gran Nube de Magallanes. Estas primeras observaciones revelaron que un objeto brillante en la nebulosa, que se pensaba que era una estrella única extremadamente masiva, es en realidad un binario de dos estrellas muy cercanas, lo que demuestra las capacidades y el potencial científico del VLTI actualizado.

La Doctora Rebeca García López, experta en formación de estrellas y planetas de la Escuela de Física de UCD, es socia asociada en el consorcio GRAVITY+, encargada de la actualización del espectrógrafo del instrumento. Ella comentó: "Esto abre una nueva era en la interferometría óptica y nos permitirá entender cómo se forman sistemas solares similares al nuestro con un detalle sin precedentes".

El VLTI combina la luz de varios telescopios individuales utilizando interferometría. GRAVITY es un instrumento del VLTI muy exitoso que ha sido utilizado para generar imágenes de exoplanetas, observar estrellas cercanas y lejanas, y realizar observaciones detalladas de objetos tenues que orbitan el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea.

GRAVITY+ está implementando cambios estructurales en los telescopios y actualizaciones en los túneles subterráneos del VLTI, donde se juntan los haces de luz. La instalación de un láser en cada uno de los telescopios que anteriormente no estaban equipados es un logro clave de este proyecto a largo plazo, transformando al VLTI en el interferómetro óptico más poderoso del mundo.

El investigador principal, el profesor Frank Einsenhauer, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) en Alemania, que lideró el consorcio, afirmó: "El VLTI con GRAVITY ya ha permitido tantos descubrimientos inesperados. Estamos emocionados de ver cómo GRAVITY+ llevará los límites aún más lejos".

El Dr. Taro Shimizu, astrónomo del MPE y miembro del consorcio, agregó: "Esto abre el instrumento a observaciones de objetos en el universo temprano, menos de unos pocos cientos de millones de años después del Big Bang".

La serie de actualizaciones ha estado en curso durante algunos años e incluye tecnología de óptica adaptativa revisada, un sistema para corregir el desenfoque causado por la atmósfera terrestre, con sensores de última generación y espejos deformables.

Hasta ahora, para el VLTI, las correcciones de óptica adaptativa se habían realizado apuntando a estrellas de referencia brillantes que debían estar cerca del objetivo, limitando el número de objetos que se podían observar. Con la instalación de un láser en cada uno de los telescopios, se crea una estrella artificial brillante a 90 km sobre la superficie de la Tierra, lo que permite la corrección del desenfoque atmosférico en cualquier parte del cielo. Esto desbloquea todo el cielo del sur para el VLTI y mejora drásticamente su poder de observación.

Con la adición de estos láseres, los astrónomos podrán estudiar galaxias activas distantes y medir directamente la masa de los agujeros negros supermasivos que las alimentan, así como observar estrellas jóvenes y los discos de formación planetaria que las rodean.

GRAVITY ha realizado avances significativos en astrofísica en la última década. Probó con éxito la Teoría de la Relatividad General de Einstein (a través de la medición del corrimiento al rojo gravitacional), lo que le valió a los profesores Reinhard Genzel, del MPE, y Andrea Ghez, de la Universidad de California, el Premio Nobel de Física en 2020. La Dra. García López es coautora del artículo de 2018 titulado "Detección del corrimiento al rojo gravitacional en la órbita de la estrella S2 cerca del agujero negro supermasivo del centro galáctico", publicado en Astronomía y Astrofísica.

Además, los astrónomos también utilizaron GRAVITY para encontrar la primera evidencia observacional de la acreción magnetosférica, el proceso por el cual la materia es "alimentada" a estrellas recién nacidas. Los resultados fueron publicados en 2020 en Nature, titulados "Una medida del tamaño de la región de acreción magnetosférica en TW Hydrae", con la Dra. García López como primera autora.

A través de la Dra. García López, la UCD está involucrada en la actualización del espectrógrafo de GRAVITY, encargándose de la actualización de la resolución espectral. En colaboración con la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), han diseñado un prisma de rejilla holográfica que se instalará en el espectrógrafo y también son responsables de las pruebas e instalación en el VLTI.

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