El Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian ( CfA ), anteriormente conocido como Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica , es un instituto de investigación astrofísica operado conjuntamente por el Observatorio de la Universidad de Harvard y el Observatorio Astrofísico Smithsonian . Fundada en 1973 y con sede en Cambridge, Massachusetts , Estados Unidos, la CfA lidera un amplio programa de investigación en astronomía , astrofísica , ciencias de la Tierra y el espacio , así como educación científica . El CfA lidera o participa en el desarrollo y las operaciones de más de quince observatorios de investigación astronómica terrestres y espaciales en todo el espectro electromagnético , incluido el próximo Telescopio Gigante de Magallanes (GMT) y el Observatorio de rayos X Chandra , uno de los de la NASA . s Grandes Observatorios .
El CfA, que alberga a más de 850 científicos, ingenieros y personal de apoyo, se encuentra entre los institutos de investigación astronómica más grandes del mundo. [1] Sus proyectos han incluido avances en cosmología y astrofísica de alta energía , ganadores del Premio Nobel , el descubrimiento de muchos exoplanetas y la primera imagen de un agujero negro . El CfA también desempeña un papel importante en la comunidad mundial de investigación en astrofísica: el Sistema de Datos Astrofísicos (ADS) del CfA , por ejemplo, ha sido adoptado universalmente [2] como la base de datos en línea mundial de artículos de astronomía y física. Conocido durante la mayor parte de su historia como el "Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica", el CfA cambió su nombre en 2018 a su nombre actual en un esfuerzo por reflejar su estatus único como una colaboración conjunta entre la Universidad de Harvard y la Institución Smithsonian . La actual directora del CfA (desde 2022) es Lisa Kewley , que sucede a Charles R. Alcock (director de 2004 a 2022), Irwin I. Shapiro (director de 1982 a 2004) y George B. Field (director de 1973 a 1982).
El Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian no es formalmente una organización legal independiente, sino más bien una entidad institucional operada bajo un memorando de entendimiento entre la Universidad de Harvard y la Institución Smithsonian . Esta colaboración se formalizó el 1 de julio de 1973, con el objetivo de coordinar las actividades de investigación relacionadas del Harvard College Observatory (HCO) y el Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO) bajo la dirección de un único director, y alojados dentro del mismo complejo de Edificios en el campus de Harvard en Cambridge, Massachusetts . Por lo tanto, la historia del CfA es también la de las dos organizaciones totalmente independientes que lo componen. Con una historia combinada de más de 300 años, HCO y SAO han sido sede de importantes hitos en la historia astronómica anteriores a la fundación del CfA. Estos se resumen brevemente a continuación.
Samuel Pierpont Langley , el tercer secretario del Smithsonian , fundó el Observatorio Astrofísico Smithsonian en el patio sur del Castillo Smithsonian (en el National Mall de EE. UU .) el 1 de marzo de 1890. El objetivo principal inicial del Observatorio Astrofísico era "registrar la cantidad y carácter del calor del sol". [3] Charles Greeley Abbot fue nombrado primer director de SAO, y el observatorio operaba telescopios solares para tomar mediciones diarias de la intensidad del Sol en diferentes regiones del espectro electromagnético óptico . Al hacerlo, el observatorio permitió a Abbot realizar mejoras críticas en la constante solar , así como descubrir fortuitamente la variabilidad solar . Es probable que la historia temprana de SAO como observatorio solar fuera parte de la inspiración detrás del logotipo "sunburst" del Smithsonian, diseñado en 1965 por Crimilda Pontes . [4]
En 1955, la sede científica de SAO se trasladó de Washington, DC a Cambridge, Massachusetts , para afiliarse al Observatorio de la Universidad de Harvard (HCO). [3] Fred Lawrence Whipple , entonces presidente del Departamento de Astronomía de Harvard, fue nombrado nuevo director de SAO. Por lo tanto, la relación de colaboración entre SAO y HCO es anterior en 18 años a la creación oficial del CfA. El traslado de SAO al campus de Harvard también resultó en una rápida expansión de su programa de investigación. Tras el lanzamiento del Sputnik (el primer satélite del mundo creado por el hombre) en 1957, SAO aceptó un desafío nacional [5] para crear una red mundial de seguimiento de satélites, colaborando con la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en el Proyecto Space Track .
Con la creación de la NASA al año siguiente y durante toda la Carrera Espacial , SAO lideró importantes esfuerzos en el desarrollo de observatorios orbitales y grandes telescopios terrestres , astrofísica teórica y de laboratorio , así como la aplicación de las computadoras a problemas astrofísicos.
En parte como respuesta al renovado interés público en la astronomía tras el regreso del cometa Halley en 1835 , el Observatorio de la Universidad de Harvard se fundó en 1839, cuando la Corporación de Harvard nombró a William Cranch Bond como "Observador Astronómico de la Universidad". [6] Durante sus primeros cuatro años de funcionamiento, el observatorio estuvo situado [7] en la Casa Dana-Palmer (donde también residía Bond) cerca de Harvard Yard , y constaba de poco más de tres pequeños telescopios y un reloj astronómico. [6] En su libro de 1840 que relata la historia de la universidad, el entonces presidente de Harvard, Josiah Quincy III, señaló que "se necesita un telescopio reflector montado ecuatorialmente". [6] Este telescopio, el "Gran Refractor" de 15 pulgadas, se inauguró siete años más tarde (en 1847) en la cima del Observatorio Hill en Cambridge (donde todavía existe hoy, alojado en el complejo de edificios más antiguo del CfA). El telescopio fue el más grande de los Estados Unidos desde 1847 hasta 1867. William Bond y el fotógrafo pionero John Adams Whipple utilizaron el Gran Refractor para producir los primeros daguerrotipos claros de la Luna (lo que les valió un premio en la Gran Exposición de 1851 en Londres). Bond y su hijo, George Phillips Bond (el segundo director de HCO), lo utilizaron para descubrir la octava luna de Saturno, Hyperion (que también fue descubierta de forma independiente por William Lassell ).
Bajo la dirección de Edward Charles Pickering de 1877 a 1919, el observatorio se convirtió en el mayor productor mundial de espectros y magnitudes estelares, estableció una estación de observación en Perú , [8] y aplicó métodos de producción en masa al análisis de datos . Fue durante esta época que el HCO se convirtió en sede de una serie de descubrimientos importantes en la historia astronómica , impulsados por las llamadas " Computadoras " del observatorio (mujeres contratadas por Pickering como trabajadoras calificadas para procesar datos astronómicos). Estas "computadoras" incluían a Williamina Fleming , Annie Jump Cannon , Henrietta Swan Leavitt , Florence Cushman y Antonia Maury , todas ampliamente reconocidas hoy como figuras importantes en la historia científica . [9] Henrietta Swan Leavitt , por ejemplo, descubrió la llamada relación período-luminosidad para las estrellas variables cefeidas clásicas , [10] estableciendo la primera " vela estándar " importante con la que medir la distancia a las galaxias . Ahora llamado " ley de Leavitt ", el descubrimiento se considera uno de los más fundamentales e importantes en la historia de la astronomía ; Astrónomos como Edwin Hubble , por ejemplo, utilizarían más tarde la ley de Leavitt para establecer que el Universo se está expandiendo , la principal prueba del modelo del Big Bang .
Tras la jubilación de Pickering en 1921, la dirección de HCO recayó en Harlow Shapley (un participante importante en el llamado " Gran Debate " de 1920). Esta era del observatorio se hizo famosa por el trabajo de Cecelia Payne-Gaposchkin , quien se convirtió en la primera mujer en obtener un doctorado en astronomía en el Radcliffe College (a pocos pasos del observatorio). La tesis de Payne-Gapochkin de 1925 proponía que las estrellas estaban compuestas principalmente de hidrógeno y helio , una idea que se consideró ridícula en ese momento. [11] Entre el mandato de Shapley y la formación del CfA, el observatorio fue dirigido por Donald H. Menzel y luego Leo Goldberg , quienes mantuvieron programas ampliamente reconocidos en astrofísica solar y estelar. Menzel jugó un papel importante a la hora de animar al Observatorio Astrofísico Smithsonian a trasladarse a Cambridge y colaborar más estrechamente con HCO.
La fundación colaborativa de lo que en última instancia daría lugar al Centro de Astrofísica comenzó con el traslado de SAO a Cambridge en 1955. Fred Whipple , que ya era presidente del Departamento de Astronomía de Harvard (ubicado dentro de HCO desde 1931 [12] ), fue nombrado nuevo miembro de SAO. director al inicio de esta nueva era; una prueba temprana del modelo para una dirección unificada entre HCO y SAO. En los siguientes 18 años, las dos entidades independientes se fusionarían cada vez más, operando de manera efectiva (pero informal) como un gran centro de investigación.
Esta relación conjunta se formalizó como el nuevo Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica el 1 de julio de 1973. George B. Field , entonces afiliado a Berkeley , fue designado como su primer director. Ese mismo año, se creó una nueva revista astronómica , la CfA Preprint Series , y un instrumento CfA/SAO que volaba a bordo del Skylab descubrió agujeros coronales en el Sol. [13] La fundación del CfA también coincidió con el nacimiento de la astronomía de rayos X como un campo nuevo e importante que estuvo en gran medida dominado por los científicos del CfA en sus primeros años. Riccardo Giacconi , considerado el "padre de la astronomía de rayos X", fundó la División de Astrofísica de Altas Energías dentro del nuevo CfA trasladando la mayor parte de su grupo de investigación (entonces en American Sciences and Engineering ) a SAO en 1973. Ese grupo se trasladaría más tarde Luego lanzó el Observatorio Einstein (el primer telescopio de rayos X de imágenes ) en 1976 y, en última instancia, lideró las propuestas y el desarrollo de lo que se convertiría en el Observatorio de rayos X Chandra . Chandra, el segundo de los Grandes Observatorios de la NASA y todavía el telescopio de rayos X más poderoso de la historia, continúa sus operaciones hoy como parte del Centro de rayos X Chandra del CfA. Giacconi ganaría más tarde el Premio Nobel de Física de 2002 por su trabajo fundamental en la astronomía de rayos X.
Poco después del lanzamiento del Observatorio Einstein , Steven Weinberg , del CfA, ganó el Premio Nobel de Física en 1979 por su trabajo sobre la unificación electrodébil . La década siguiente vio el inicio del histórico CfA Redshift Survey (el primer intento de cartografiar la estructura a gran escala del Universo ), así como la publicación del "Field Report", un estudio decenal de astronomía y astrofísica muy influyente presidido por el "El director saliente del CfA, George Field ". Sería reemplazado en 1982 por Irwin Shapiro , quien durante su mandato como director (1982 a 2004) supervisó la expansión de las instalaciones de observación del CfA en todo el mundo, incluido el recién nombrado Observatorio Fred Lawrence Whipple , el Telescopio Infrarrojo (IRT) a bordo del El transbordador espacial , el telescopio de espejos múltiples (MMT) de 6,5 metros , el satélite SOHO y el lanzamiento de Chandra en 1999. Los descubrimientos liderados por CfA a lo largo de este período incluyen el trabajo canónico sobre la supernova 1987A , la " Gran Muralla CfA2 " (entonces la más grande estructura coherente conocida en el Universo), la mejor evidencia hasta el momento de agujeros negros supermasivos y la primera evidencia convincente de un planeta extrasolar . [14]
En la década de 1980, el CfA también desempeñó un papel distintivo en la historia de la informática e Internet: en 1986, SAO comenzó a desarrollar SAOImage, una de las primeras aplicaciones del mundo basadas en X11 puestas a disposición del público (su sucesor, DS9, sigue siendo el más utilizado). visor de imágenes astronómico FITS utilizado en todo el mundo). Durante este tiempo, los científicos y desarrolladores de software del CfA también comenzaron a trabajar en lo que se convertiría en el Sistema de Datos Astrofísicos (ADS), una de las primeras bases de datos en línea de artículos de investigación del mundo . [2] En 1993, el ADS estaba ejecutando las primeras consultas transatlánticas de rutina entre bases de datos, un aspecto fundamental de Internet en la actualidad. [2]
Charles Alcock , conocido por numerosos trabajos importantes relacionados con objetos de halo compactos masivos , fue nombrado tercer director del CfA en 2004. Actualmente, Alcock supervisa uno de los institutos astronómicos más grandes y productivos del mundo, [1] con más de 850 empleados y un presupuesto anual superior a 100 millones de dólares. El Departamento de Astronomía de Harvard, ubicado dentro del CfA, mantiene un complemento continuo de aproximadamente 60 estudiantes de doctorado , más de 100 investigadores postdoctorales y aproximadamente 25 estudiantes universitarios de astronomía y astrofísica de la Universidad de Harvard . Mientras tanto, SAO alberga un programa de pasantías de verano REU de larga duración y altamente calificado, así como muchos estudiantes de posgrado visitantes. El CfA estima que aproximadamente el 10% de la comunidad de astrofísica profesional en los Estados Unidos pasó al menos una parte de su carrera o educación allí. [dieciséis]
El CfA es un socio principal o líder en las operaciones del Observatorio Fred Lawrence Whipple , el Submillimeter Array , el Observatorio MMT , el Telescopio del Polo Sur , VERITAS y varios otros telescopios terrestres más pequeños . El Plan Estratégico 2019-2024 del CfA incluye la construcción del Telescopio Gigante de Magallanes como una prioridad impulsora para el centro.
Junto con el Observatorio de rayos X Chandra , el CfA desempeña un papel central en una serie de instalaciones de observación espaciales , incluida la sonda solar Parker recientemente lanzada , el telescopio espacial Kepler , el Observatorio de Dinámica Solar (SDO) y Hinode . El CfA, a través del Observatorio Astrofísico Smithsonian, desempeñó recientemente un papel importante en el Observatorio de rayos X Lynx , un estudio conceptual de gran misión financiado por la NASA y encargado como parte del Estudio Decenal de Astronomía y Astrofísica 2020 ("Astro2020"). Si se lanza, Lynx sería el observatorio de rayos X más potente construido hasta la fecha, permitiendo avances de orden de magnitud en capacidad sobre Chandra.
SAO es uno de los 13 institutos interesados en la Junta del Telescopio Event Horizon , y el CfA alberga su Centro de Operaciones de Array. En 2019, el proyecto reveló la primera imagen directa de un agujero negro. [17] El resultado es ampliamente considerado como un triunfo no sólo de la astronomía observacional , sino de su intersección con la astrofísica teórica . La unión de los subcampos observacionales y teóricos de la astrofísica ha sido un foco importante del CfA desde su fundación. [13]
En 2018, el CfA cambió su nombre, cambiando su nombre oficial a "Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian" en un esfuerzo por reflejar su estatus único como una colaboración conjunta entre la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsonian . Hoy en día, el CfA recibe aproximadamente el 70% de su financiación de la NASA , el 22% de fondos federales del Smithsonian y el 4% de la Fundación Nacional de Ciencias . El 4% restante proviene de contribuyentes que incluyen el Departamento de Energía de los Estados Unidos , la Fundación Annenberg , así como otras donaciones y donaciones. [dieciséis]
La investigación en el CfA está organizada en seis divisiones y siete centros de investigación:
El CfA también alberga el Departamento de Astronomía de la Universidad de Harvard, grandes instalaciones centrales de ingeniería y computación, el Departamento de Educación Científica, la Biblioteca John G. Wolbach, la base de datos de artículos de astronomía y física (ADS) más grande del mundo y la colección más grande del mundo. de placas fotográficas astronómicas.
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