• Por primera vez en su historia,
México lidera un proyecto instrumental internacional de gran
envergadura y que estará bajo la conducción del Instituto
de Astronomía (IA) de la UNAM
Un consorcio internacional formado por revisores
de Estados Unidos, Holanda, España y Francia, evaluó
y aprobó la construcción definitiva del instrumento
infrarrojo FRIDA (acrónimo de inFrared Imager and Dissector
for the Adaptive optics system), que se desarrolla en México
bajo el liderazgo de investigadores del Instituto de Astronomía
de la UNAM.
Por primera vez en su historia, México
lidera en todos los sentidos un proyecto instrumental astronómico
internacional de gran envergadura y sorprendente: FRIDA. Lo hará
desde la fase de la proyección técnica hasta la del
estudio científico, con una tecnología nunca antes diseñada
y que, posteriormente, fue autorizada su fabricación.
El equipo, que generará imágenes
inéditas del Universo en el infrarrojo cercano, forma parte
de la segunda generación de tecnologías del Gran Telescopio
Canarias (GTC), uno de los más grandes del mundo en su tipo,
con un diámetro de 10.4 metros en su óptica principal,
y que funciona desde 2009, en La Palma, Islas Canarias, España.
Tras aplicar criterios semejantes a los utilizados
para definir la instrumentación de satélites en las
agencias espaciales de Estados Unidos (NASA) y Europa (ESA), los revisores
dieron luz verde para que comience la fabricación definitiva
del instrumento en nuestro país, una labor que ocupará
al grupo universitario en los próximos cuatro años.
El investigador principal de FRIDA es José
Alberto López y Alan Watson contribuye en la definición
del instrumento y el área de ciencia; la gestión del
proyecto está a cargo de Beatriz Sánchez; el diseño
óptico es de Salvador Cuevas; la integración y validación
es responsabilidad de Carlos Espejo; el control de subsistemas depende
de Rubén Flores, mientras la definición del instrumento
y el área de ciencia corre a cargo de Alan Watson. En el grupo
también participan Óscar Chapa, Luis Carlos Álvarez,
Gerardo Lara y Carolina Keiman, todos del Instituto de Astronomía
de la UNAM.
La fase de prueba en laboratorio está
programada para 2014 y el instrumento se entregará al Gran
Telescopio Canarias para su puesta en marcha y operación en
2015.
Se trata de la tercera colaboración
de astrónomos e ingenieros del Instituto de Astronomía
con el GTC, quienes en la primera etapa participaron con colegas españoles
en el diseño, construcción y puesta en marcha del instrumento
OSIRIS, que funciona con éxito en el equipo canario.
En el proyecto, también participan
especialistas mexicanos del Centro de Ingeniería y Desarrollo
Industrial (CIDESI), así como científicos españoles
y estadounidenses de las universidades Autónoma de Madrid (UAM)
y de Florida (UF), así como el Instituto de Astrofísica
de Canarias.
Óptica adaptativa
FRIDA es uno de los dos instrumentos que
formará parte de la llamada “segunda generación”
del GTC. Trabajará en el rango de luz infrarroja y podrá
alcanzar, desde la Tierra, un poder de resolución comparable
al de los telescopios espaciales.
Utilizará un método denominado
óptica adaptativa, que corrige en tiempo real las deformaciones
producidas por la turbulencia atmosférica. Cuanto más
la atmósfera presenta esta última característica,
las trayectorias de los rayos de luz provenientes de los astros se
hacen más erráticas, generan imágenes menos definidas
y limitan la capacidad de distinguir objetos muy juntos.
Dentro del GTC, el instrumento podrá
generar imágenes de muy alta resolución, inigualables
hasta ahora, y espectros con los que se podrán estudiar las
composiciones químicas y las propiedades físicas de
los materiales constituyentes del Cosmos.
Por sus características únicas,
permitirá a los científicos realizar estudios cinemáticos
y físicos de regiones tan pequeñas como las contenidas
en áreas del cielo menores a un segundo de arco cuadrado rebanadas
en 30 secciones. La cámara tomará imágenes con
una resolución de decenas de milisegundos de arco, capaz de
distinguir una moneda de un peso a más de 100 kilómetros
de distancia.
La observación de un Universo frío
Pero ¿qué pretenden estudiar
los astrónomos con FRIDA? El instrumento captará la
luz del Universo relativamente fría: el infrarrojo cercano.
Su gran secreto es su inigualable resolución tanto para tomar
imágenes del Universo como para estudiar mediante espectros
la composición química y las propiedades físicas
de los cuerpos celestes.
Estas características abren ampliamente
las posibilidades de estudio, que observará desde los astros
del sistema solar hasta las galaxias más lejanas. Las imágenes
tomadas trazarán el mapa y estudiarán cráteres
y volcanes de los planetas y lunas del sistema solar.
Las frías enanas marrones serán
también objeto de análisis, así como las regiones
donde se están formando estrellas, como la conocida nebulosa
de Orión, que se encuentra en la constelación del mismo
nombre. Su resolución espacial distinguirá compañeras
binarias cercanas una a la otra, discos protoestelares: el estadio
más primigenio de una estrella.
Además, la capacidad de medir la velocidad
del gas con precisiones que aún no alcanzan, permitirá
estudiar los chorros de gas que emergen de algunas estrellas y del
centro de algunas galaxias que albergan agujeros negros supermasivos
en sus centros. También, se analizarán las estrellas
en sus últimas etapas.
Muchos serán los programas científicos
en los que trabajará FRIDA, como las galaxias con una peculiar
e intensa formación estelar y que son denominadas Starbursts,
o aquéllas activas con agujeros negros supermasivos, las interacciones
y las propiedades y evolución de los cúmulos que pueblan
el Universo.
Siete años de trabajo
Desde hace siete años, el Instituto
de Astronomía de la UNAM ha encabezado todas las fases de planeación,
diseño, construcción, verificación y desarrollo
científico de FRIDA.
En 2005, el consorcio del Gran Telescopio
Canarias aceptó el diseño conceptual de FRIDA. Entocnes,
científicos e ingenieros del IA
comenzaron a trabajar en la proyección óptica y mecánica
del instrumento.
Dos años después, se realizó
la primera revisión general del diseño que incluyó,
además de las partes óptica y mecánica, el sistema
de control, detectores, espectrógrafo y un sistema de criogenia,
sistema de enfriamiento que permite mantener el sistema optomecánico
al vacío y a temperaturas de 190 grados Celsius bajo cero.
Desde la revisión y evaluación
del 2007, los especialistas de FRIDA han perfilado y construido tres
prototipos de los mecanismos más críticos del proyecto.
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