El Observatorio del Monte Wilson ( MWO ) es un observatorio astronómico en el condado de Los Ángeles, California , Estados Unidos. El MWO está ubicado en el Monte Wilson , un pico de 1740 metros (5710 pies) en las montañas de San Gabriel , cerca de Pasadena , al noreste de Los Ángeles.
El observatorio contiene dos telescopios históricamente importantes: el telescopio Hooker de 100 pulgadas (2,5 m), que fue el telescopio de mayor apertura del mundo desde su finalización en 1917 hasta 1949, y el telescopio de 60 pulgadas, que fue el telescopio operativo más grande del mundo cuando se completó en 1908. También contiene el telescopio solar Snow completado en 1905, la torre solar de 60 pies (18 m) completada en 1908, la torre solar de 150 pies (46 m) completada en 1912 y el conjunto CHARA , construido por la Universidad Estatal de Georgia , que entró en pleno funcionamiento en 2004 y fue el interferómetro óptico más grande del mundo en el momento de su finalización.
Debido a la capa de inversión que atrapa el aire cálido y el smog sobre Los Ángeles, el Monte Wilson tiene un aire más estable que cualquier otro lugar en América del Norte, lo que lo hace ideal para la astronomía y, en particular, para la interferometría . [1] La creciente contaminación lumínica debido al crecimiento del gran Los Ángeles ha limitado la capacidad del observatorio para participar en la astronomía del espacio profundo, pero sigue siendo un centro productivo, y el conjunto CHARA continúa con importantes investigaciones estelares.
Los esfuerzos iniciales para montar un telescopio en el Monte Wilson ocurrieron en la década de 1880 por uno de los fundadores de la Universidad del Sur de California , Edward Falles Spence , pero murió sin terminar el esfuerzo de financiación. [2] El observatorio fue concebido y fundado por George Ellery Hale , quien previamente había construido el telescopio de 1 metro en el Observatorio Yerkes , entonces el telescopio más grande del mundo. El Observatorio Solar del Monte Wilson fue financiado por primera vez por la Institución Carnegie de Washington en 1904, arrendando el terreno a los propietarios del Hotel Mount Wilson en 1904. Entre las condiciones del arrendamiento estaba que permitiera el acceso público. [3]
En el Observatorio del Monte Wilson hay tres telescopios solares . Solo uno de ellos, la Torre Solar de 18 metros, se sigue utilizando para la investigación solar.
El telescopio solar Snow fue el primer telescopio instalado en el incipiente Observatorio Solar del Monte Wilson. Fue el primer telescopio solar montado de forma permanente del mundo. Hasta entonces, los telescopios solares eran portátiles, por lo que podían llevarse a los eclipses solares de todo el mundo. El telescopio fue donado al Observatorio Yerkes por Helen Snow de Chicago. George Ellery Hale, entonces director del Yerkes, hizo que el telescopio se trajera al Monte Wilson para ponerlo en servicio como un instrumento científico adecuado. Su espejo primario de 24 pulgadas (61 cm) con una longitud focal de 60 pies (18 m), acoplado a un espectrógrafo, realizó un trabajo pionero sobre los espectros de las manchas solares, el desplazamiento Doppler del disco solar giratorio y las imágenes solares diarias en varias longitudes de onda. Pronto se inició la investigación estelar, ya que las estrellas más brillantes podían tener sus espectros registrados con exposiciones muy largas en placas de vidrio. [4] El telescopio solar Snow es utilizado principalmente por estudiantes universitarios que reciben capacitación práctica en física solar y espectroscopia. [5] También se utilizó públicamente para el tránsito de Mercurio frente al Sol el 9 de mayo de 2016.
La Torre Solar de 18 metros de altura se construyó poco después de que se iniciara el trabajo en el telescopio Snow. Cuando se terminó en 1908, el diseño de torre vertical del telescopio solar de 18 metros de longitud focal permitió una resolución mucho mayor de la imagen solar y del espectro de la que podía lograr el telescopio Snow. La mayor resolución se debió a que la óptica se situó a mayor altura sobre el suelo, evitando así la distorsión causada por el calentamiento del suelo por el Sol. El 25 de junio de 1908, Hale registró la división de Zeeman en el espectro de una mancha solar, lo que demostró por primera vez que existían campos magnéticos en algún lugar además de la Tierra. Un descubrimiento posterior fue la polaridad invertida en las manchas solares del nuevo ciclo solar de 1912. El éxito de la Torre de 18 metros impulsó a Hale a buscar otro telescopio de torre más alto. En la década de 1960, Robert Leighton descubrió que el Sol tenía una oscilación de 5 minutos y nació el campo de la heliosismología. [4] [6] La torre de 60 pies es operada por el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad del Sur de California .
La torre solar de 150 pies (46 m) de longitud focal amplió el diseño de la torre solar con su diseño de torre dentro de una torre. (La torre tiene en realidad 176 pies (54 m) de altura). Una torre interior sostiene la óptica superior, mientras que una torre exterior, que rodea completamente la torre interior, sostiene la cúpula y los pisos alrededor de la óptica. Este diseño permitió un aislamiento completo de la óptica del efecto del viento que balancea la torre. Dos espejos alimentan la luz solar a una lente de 12 pulgadas (30 cm) que enfoca la luz hacia abajo en la planta baja. Se completó por primera vez en 1910, pero la óptica insatisfactoria provocó un retraso de dos años antes de que se instalara una lente doble adecuada. La investigación incluyó la rotación solar, las polaridades de las manchas solares, dibujos diarios de manchas solares y muchos estudios de campo magnético. El telescopio solar sería el más grande del mundo durante 50 años hasta que se completó el telescopio solar McMath-Pierce en Kitt Peak , Arizona, en 1962. En 1985, la UCLA se hizo cargo de la operación de la torre solar de los Observatorios Carnegie después de que decidieran dejar de financiar el observatorio. [7]
Para el telescopio de 60 pulgadas, George Ellery Hale recibió el espejo en bruto de 60 pulgadas (1,5 m), fundido por Saint-Gobain en Francia, en 1896 como regalo de su padre, William Hale. Era un disco de vidrio de 19 cm de espesor y 860 kg de peso. Sin embargo, no fue hasta 1904 que Hale recibió fondos de la Carnegie Institution para construir un observatorio. El pulido comenzó en 1905 y llevó dos años. El montaje y la estructura para el telescopio se construyeron en San Francisco y apenas sobrevivieron al terremoto de 1906. Transportar las piezas a la cima del monte Wilson fue una tarea enorme. La primera luz fue el 8 de diciembre de 1908. Era, en ese momento, el telescopio operativo más grande del mundo. [1] El Leviatán de Parsonstown de Lord Rosse , un telescopio de 72 pulgadas (1,8 metros) construido en 1845, estaba, en la década de 1890, fuera de servicio.
Aunque era un poco más pequeño que el Leviatán, el de 60 pulgadas tenía muchas ventajas, incluyendo una visión mucho mejor, un espejo de vidrio en lugar de metal como espéculo y una montura de precisión que podía rastrear con precisión cualquier dirección en el cielo, por lo que el de 60 pulgadas fue un gran avance.
El telescopio de 60 pulgadas es un telescopio reflector construido para configuraciones newtonianas , Cassegrain y coudé . Actualmente se utiliza en la configuración Cassegrain doblada. Se convirtió en uno de los telescopios más productivos y exitosos en la historia astronómica. Su diseño y poder de recolección de luz permitieron ser pioneros en el análisis espectroscópico , las mediciones de paralaje , la fotografía de nebulosas y la fotografía fotométrica . [8] Aunque superado en tamaño por el telescopio Hooker de 100 pulgadas nueve años después, el telescopio de 60 pulgadas siguió siendo uno de los más grandes en uso durante décadas.
En 1992, el telescopio de 60 pulgadas fue equipado con un sistema de óptica adaptativa , el Experimento de Compensación Atmosférica (ACE). El sistema de 69 canales mejoró el poder de resolución potencial del telescopio de 0,5 a 1,0 segundos de arco a 0,07 segundos de arco. El ACE fue desarrollado por DARPA para el sistema de la Iniciativa de Defensa Estratégica , y la Fundación Nacional de la Ciencia financió la conversión civil.
El telescopio se utiliza para fines de divulgación, ya que es el segundo telescopio más grande del mundo dedicado al público en general. Se han instalado oculares de 10 cm hechos a medida en su foco utilizando la configuración Cassegrain doblada para proporcionar vistas de la Luna, planetas y objetos del cielo profundo. Los grupos pueden reservar el telescopio para una noche de observación. [9]
El telescopio Hooker de 100 pulgadas (2,5 m) ubicado en el Observatorio del Monte Wilson, California, se completó en 1917 y fue el telescopio más grande del mundo hasta 1949. Es uno de los telescopios más famosos en la astronomía observacional del siglo XX. Fue utilizado por Edwin Hubble para hacer observaciones con las que produjo dos resultados fundamentales que cambiaron la visión científica del Universo. Usando observaciones que hizo en 1922-1923, Hubble pudo demostrar que el Universo se extiende más allá de la galaxia de la Vía Láctea, y que varias nebulosas estaban a millones de años luz de distancia. Luego demostró que el universo se estaba expandiendo . [10]
Una vez que el proyecto del telescopio de sesenta pulgadas estaba en marcha, Hale se puso inmediatamente a crear un telescopio más grande. John D. Hooker proporcionó una financiación crucial de 45.000 dólares [12] para la compra y pulido del espejo, mientras que Andrew Carnegie [13] proporcionó fondos para completar el telescopio y la cúpula. La fábrica de Saint-Gobain fue elegida nuevamente para fundir una pieza en bruto en 1906, que se completó en 1908. Después de considerables problemas con la pieza en bruto (y los posibles reemplazos), el telescopio Hooker se completó y vio la "primera luz" el 2 de noviembre de 1917. Al igual que con el telescopio de sesenta pulgadas, los cojinetes están asistidos por el uso de flotadores de mercurio para soportar el peso de 100 toneladas del telescopio.
En 1919, el telescopio Hooker fue equipado con un accesorio especial, un interferómetro astronómico óptico de 6 metros desarrollado por Albert A. Michelson , mucho más grande que el que había utilizado para medir los satélites de Júpiter. Michelson pudo utilizar el equipo para determinar el diámetro preciso de estrellas, como Betelgeuse , la primera vez que se había medido el tamaño de una estrella. Henry Norris Russell desarrolló su sistema de clasificación de estrellas basado en observaciones utilizando el Hooker.
En 1935, el revestimiento de plata utilizado desde 1917 en el espejo Hooker fue reemplazado por un revestimiento de aluminio más moderno y duradero que reflejaba un 50% más de luz que el antiguo revestimiento de plata. El nuevo método de revestimiento para los espejos del telescopio se probó por primera vez en el antiguo espejo de 1,5 metros. [14]
Edwin Hubble realizó muchos cálculos críticos a partir del trabajo en el telescopio Hooker. En 1923, Hubble descubrió la primera variable cefeida en la nebulosa espiral de Andrómeda utilizando el telescopio de 2,5 metros. Este descubrimiento le permitió calcular la distancia a la nebulosa espiral de Andrómeda y demostrar que en realidad era una galaxia fuera de la Vía Láctea . Hubble, asistido por Milton L. Humason , observó la magnitud del corrimiento al rojo en muchas galaxias y publicó un artículo en 1929 que mostraba que el universo se está expandiendo.
El reinado de tres décadas del Hooker como el telescopio más grande llegó a su fin cuando el consorcio Caltech -Carnegie completó su telescopio Hale de 200 pulgadas (5,1 m) en el Observatorio Palomar , 144 km al sur, en el condado de San Diego, California . El telescopio Hale vio su primera luz en enero de 1949. [15]
En la década de 1980, el foco de la investigación astronómica se había centrado en la observación del espacio profundo, que requería cielos más oscuros que los que se podían encontrar en el área de Los Ángeles, debido al problema cada vez mayor de la contaminación lumínica . En 1989, la Institución Carnegie , que dirigía el observatorio, lo entregó al Instituto Mount Wilson, una organización sin fines de lucro. En ese momento, el telescopio de 2,5 metros fue desactivado, pero se reinició en 1992 y en 1995 se equipó con un sistema de óptica adaptativa de luz visible y más tarde, en 1997, albergó el UnISIS, el sistema de óptica adaptativa de estrella guía láser. [16] [17]
Como el uso del telescopio para trabajos científicos disminuyó nuevamente, se tomó la decisión de convertirlo para su uso en observación visual. Debido a la posición elevada del foco Cassegrain sobre el piso de observación, se desarrolló un sistema de espejos y lentes para permitir la observación desde una posición en la parte inferior del tubo del telescopio. Con la conversión completada en 2014, el telescopio de 2,5 metros comenzó su nueva vida como el telescopio más grande del mundo dedicado al uso público. La observación programada regularmente comenzó con la temporada de observación de 2015. [18]
El telescopio tiene un poder de resolución de 0,05 segundos de arco .
La interferometría astronómica tiene una rica historia en el Monte Wilson. Aquí se han ubicado no menos de siete interferómetros. La razón de esto es que el aire extremadamente estable sobre el Monte Wilson es muy adecuado para la interferometría, el uso de múltiples puntos de observación para aumentar la resolución lo suficiente como para permitir la medición directa de detalles como los diámetros de las estrellas.
El primero de estos interferómetros fue el Interferómetro Estelar de 20 pies. En 1919, el telescopio Hooker de 100 pulgadas fue equipado con un accesorio especial, un interferómetro astronómico óptico de 20 pies desarrollado por Albert A. Michelson y Francis G. Pease. Se acopló al extremo del telescopio de 100 pulgadas y utilizó el telescopio como plataforma de guía para mantener la alineación con las estrellas que se estaban estudiando. En diciembre de 1920, Michelson y Pease pudieron utilizar el equipo para determinar el diámetro preciso de una estrella, la gigante roja Betelgeuse, la primera vez que se había medido el tamaño angular de una estrella. Al año siguiente, Michelson y Pease midieron los diámetros de seis gigantes rojas más antes de alcanzar el límite de resolución del interferómetro de haz de 20 pies. [19]
Para ampliar el trabajo del interferómetro de 20 pies, Pease, Michelson y George E. Hale diseñaron un interferómetro de 50 pies que se instaló en el Observatorio del Monte Wilson en 1929. Midió con éxito el diámetro de Betelgeuse, pero, aparte de Beta Andromedae, no pudo medir ninguna estrella que no hubiera sido medida ya por el interferómetro de 20 pies. [20]
La interferometría óptica alcanzó el límite de la tecnología disponible y tuvieron que pasar unos treinta años para que cálculos más rápidos, detectores electrónicos y láseres hicieran posible nuevamente el uso de interferómetros más grandes.
El Interferómetro Espacial Infrarrojo (ISI), dirigido por una rama de la Universidad de California, Berkeley , es un conjunto de tres telescopios de 1,65 metros que operan en el infrarrojo medio. Los telescopios son completamente móviles y su ubicación actual en el Monte Wilson permite colocarlos a una distancia de hasta 70 metros, lo que proporciona la resolución de un telescopio de ese diámetro. Las señales se convierten a frecuencias de radio a través de circuitos heterodinos y luego se combinan electrónicamente utilizando técnicas copiadas de la radioastronomía . [21] La línea de base más larga, de 70 metros, proporciona una resolución de 0,003 segundos de arco a una longitud de onda de 11 micrómetros. El 9 de julio de 2003, el ISI registró las primeras mediciones de síntesis de apertura de fase de cierre en el infrarrojo medio. [22]
El Centro de Astronomía de Alta Resolución Angular (CHARA), construido y operado por la Universidad Estatal de Georgia , es un interferómetro formado por seis telescopios de 1 metro dispuestos a lo largo de tres ejes con una separación máxima de 330 m. Los rayos de luz viajan a través de tubos de vacío y se retrasan y combinan ópticamente, lo que requiere un edificio de 100 metros de largo con espejos móviles sobre carros para mantener la luz en fase a medida que la Tierra gira. CHARA comenzó a usarse científicamente en 2002 y sus "operaciones rutinarias" a principios de 2004. En el infrarrojo, la imagen integrada puede tener una resolución de hasta 0,0005 segundos de arco. Seis telescopios se utilizan regularmente para observaciones científicas y, a fines de 2005, se adquieren rutinariamente resultados de imágenes. El conjunto capturó la primera imagen de la superficie de una estrella de secuencia principal distinta del Sol publicada a principios de 2007. [23]
En 1966, Eric Becklin utilizó un telescopio de 61 cm equipado con un detector de infrarrojos comprado a un contratista militar para determinar por primera vez el centro de la Vía Láctea . [24]
En 1968, Gerry Neugebauer y Robert B. Leighton realizaron el primer estudio de gran área del cielo en el infrarrojo cercano (2,2 μm) utilizando un plato reflector de 157 cm que habían construido a principios de los años 1960. [25] Conocido como el Telescopio Infrarrojo Caltech , funcionaba en un modo de escaneo de deriva no guiado utilizando un fotomultiplicador de sulfuro de plomo (II) (PbS) leído en gráficos de papel. [26] El telescopio ahora está en exhibición en el Centro Udvar-Hazy , parte del Museo del Aire y el Espacio Smithsonian . [26]
Un domingo de cada mes durante los meses más cálidos del año, el Observatorio del Monte Wilson organiza un concierto de música de cámara o jazz en la cúpula. [34] La idea de utilizar la cúpula como sede de música en directo se originó en 2017 a partir de una conversación entre Dan Kohne, miembro de la junta directiva del Instituto Mt. Wilson, y Cécilia Tsan, una violonchelista reconocida internacionalmente. [35] Tsan estuvo de acuerdo en que la acústica en la cúpula era "extraordinaria", comparable a lugares de renombre mundial como el Palais Garnier (Ópera de París) y el Auditorio Coolidge de la Biblioteca del Congreso. [36] Kohne y Tsan trabajaron juntos para crear la serie, que se ha realizado en todas las temporadas de conciertos, excepto por un descanso durante la pandemia de Covid-19 . Dado que el observatorio ya no puede realizar investigaciones importantes debido a la contaminación lumínica, no recibe financiación científica; por lo tanto, los conciertos proporcionan una parte importante del presupuesto necesario para mantener el observatorio como un hito histórico, junto con eventos con entradas, como las noches de visualización pública. [37]
El observatorio fue el escenario principal de "Nothing Behind the Door", el primer episodio de la serie de radio Quiet, Please, que se emitió originalmente el 8 de junio de 1947.
El observatorio fue el lugar de rodaje de un episodio de temática espacial de Check It Out! con el Dr. Steve Brule .
