El Telescopio Gigante de Magallanes ( Gigante de Magallanes o GMT ) es un telescopio terrestre extremadamente grande de 25,4 metros que se encuentra en construcción en el Observatorio Las Campanas en el desierto de Atacama de Chile . Se prevé su puesta en servicio a principios de la década de 2030. [1] [2] [3] [4] Una vez terminado, el Gigante de Magallanes será el telescopio gregoriano más grande jamás construido observando en luz óptica e infrarroja media (320–25000 nm [5] ). El telescopio utiliza siete de los espejos más grandes del mundo para formar un área de recogida de luz de 368 metros cuadrados. [6] [7]
Se espera que el Telescopio Gigante de Magallanes tenga un poder de resolución 10 veces mayor que el del Telescopio Espacial Hubble y cuatro veces mayor que el del Telescopio Espacial James Webb , aunque no podrá obtener imágenes en las mismas frecuencias infrarrojas disponibles para los telescopios en el espacio. Los científicos utilizarán el Gigante Magallanes para estudiar casi todos los aspectos de la astrofísica, desde la búsqueda de signos de vida en exoplanetas distantes hasta la investigación de los orígenes cósmicos de elementos químicos. [8] [9] [10] [11] El Telescopio Gigante de Magallanes comenzó a moldear sus espejos primarios en 2005 y comenzó la construcción del sitio en 2015. A partir de 2023, se han fundido los siete espejos primarios, el primero de siete secundarios adaptativos. Los espejos están en marcha y la fabricación de la montura del telescopio está en marcha. Otros subsistemas de telescopios se encuentran en las etapas finales de diseño. [12] [13] [14]
El telescopio de 2.000 millones de dólares es obra de GMTO Corporation, un consorcio internacional de instituciones de investigación que representan a siete países: Australia, Brasil, Chile, Israel, Corea del Sur, Taiwán y Estados Unidos. [15]
La ubicación del telescopio es el Observatorio Las Campanas , [16] que también es el sitio de los Telescopios de Magallanes , a unos 115 km (71 millas) al noreste de La Serena, Chile y 180 km (112 millas) al sur de Copiapó, Chile. , a una altitud de 2.516 m (8.255 pies). [17] [18] El sitio ha sido propiedad del Instituto Carnegie para la Ciencia desde 1960. El sitio ha sido elegido como ubicación del telescopio debido a su excelente visibilidad astronómica y su clima despejado durante la mayor parte del año. [19] Además, debido a la escasez de centros de población y otras condiciones geográficas favorables, el cielo nocturno en la mayor parte de la región circundante del desierto de Atacama no sólo está libre de contaminación atmosférica , sino que además es probablemente uno de los lugares menos afectados por contaminación lumínica , lo que convierte la zona en uno de los mejores lugares de la Tierra para la observación astronómica a largo plazo. La ubicación en el hemisferio sur proporciona acceso al centro galáctico de la Vía Láctea, el agujero negro supermasivo más cercano (proximidad a Sagitario A*), la estrella más cercana a nuestro Sol ( Próxima Centauri ), las Nubes de Magallanes y muchas de las galaxias más cercanas y exoplanetas. [9] [10]
El diseño gregoriano del Telescopio Gigante de Magallanes producirá la resolución de imagen más alta posible del universo en el campo de visión más amplio con sólo dos superficies colectoras de luz, lo que lo convierte en el más competente ópticamente de todos los telescopios extremadamente grandes de la clase de 30 metros. [20]
La preparación del sitio comenzó con la primera explosión para nivelar el pico de la montaña el 23 de marzo de 2012. [21] En noviembre de 2015, se inició la construcción en el sitio, con una ceremonia de inauguración. En enero de 2018, WSP se adjudicó el contrato para gestionar la construcción del Telescopio Gigante de Magallanes. [22]
La fundición del primer espejo, en un horno giratorio , se completó el 3 de noviembre de 2005. [23] [24] Un tercer segmento se fundió en agosto de 2013, [13] [25] el cuarto en septiembre de 2015, [26] el quinto en 2017, [27] el sexto en 2021, [11] y el último en 2023. [14]
El pulido del primer espejo se completó en noviembre de 2012. [28]
Ingersoll Machine Tools terminó la construcción de una instalación de fabricación para fabricar la montura del Telescopio Gigante de Magallanes en Rockford, Illinois, en diciembre de 2021. A partir de 2022, la construcción de la montura del telescopio está en marcha. Se espera que la estructura sea entregada a Chile a fines de 2025. [29] [30]
El recinto del Telescopio Gigante de Magallanes es una estructura de 65 metros de altura que protege los espejos y componentes del telescopio de las condiciones climáticas extremas y los terremotos en el desierto de Atacama, Chile. El recinto de 4.800 toneladas puede completar una rotación completa en poco más de tres minutos y está diseñado con un sistema de convección de aire forzado de ciclo cerrado para mantener un equilibrio térmico dentro del recinto del telescopio y reducir los gradientes térmicos ambientales a través de la superficie del espejo primario. [31]
El diseño del recinto proporciona al muelle del telescopio un sistema de aislamiento sísmico que puede sobrevivir a los terremotos más fuertes esperados durante los 50 años de vida útil del observatorio y permitirá que el telescopio regrese rápidamente a sus operaciones después de los eventos sísmicos más frecuentes, pero menos intensos, que se producen. experimentado varias veces al mes. [31]
En marzo de 2022, la empresa de ingeniería y arquitectura IDOM obtuvo el contrato para finalizar el diseño del recinto del telescopio para 2024. [32]
La estructura de montaje del telescopio tiene un diseño alt-azimutal de 39 metros de altura y se ubicará sobre un muelle de 22 metros de diámetro. La estructura pesará 1.800 toneladas sin espejos ni instrumentos. Con espejos e instrumentos pesará 2.100 toneladas. Esta estructura flotará sobre una película de aceite (de 50 micrones de espesor), y estará sostenida por varios cojinetes hidrostáticos para permitir que la montura del telescopio se deslice sin fricción en tres grados de libertad. [33]
En octubre de 2019, GMTO Corporation anunció la firma de un contrato con la empresa alemana MT Mechatronics (subsidiaria de OHB SE) y Ingersoll Machine Tools, con sede en Illinois, para diseñar, construir e instalar la estructura del Telescopio Gigante de Magallanes. Ingersoll Machine Tools terminó de construir una instalación de 40,000 pies cuadrados para fabricar la montura del Telescopio Gigante de Magallanes en Rockford, Illinois, en diciembre de 2021. A partir de 2022, la construcción de la montura del telescopio está en marcha y se espera que esté terminada en 2025. [33]
La montura del telescopio consta de siete “celdas” que sostienen y protegen los espejos primarios de 18 toneladas del telescopio. El sistema de soporte del espejo no tiene un marco interno de carga tradicional. En cambio, la fuerza proviene de su forma única y su capa exterior. Esto permite que la montura del telescopio tenga un diseño compacto y liviano para su tamaño. También hace que el telescopio sea extremadamente rígido y estable para que pueda resistir las interrupciones en la calidad de la imagen provocadas por el viento y las vibraciones mecánicas. [33]
El sistema de soporte del espejo primario de "célula" contiene "óptica activa" con actuadores neumáticos que empujarán la parte posterior de los espejos primarios para corregir los efectos de la gravedad y las variaciones de temperatura en los siete espejos primarios de 8,4 metros de diámetro. [34] Además, catorce unidades de tratamiento de aire que utilizan refrigeración basada en CO2 (el primer sistema de este tipo utilizado para telescopios) están montadas en el interior del sistema de soporte del espejo para hacer circular el aire. [35]
Se utiliza un sistema de convección de aire forzado de ciclo cerrado para mantener un equilibrio térmico dentro del recinto del telescopio y reducir los gradientes térmicos a través de la superficie del espejo primario. [35]
Como precursor de la fabricación de los siete sistemas de soporte de espejos, también se construyó un prototipo a escala real para validar las decisiones de diseño y demostrar el rendimiento. [33]
En abril de 2023, OHB Italia SpA terminó de fabricar y probar la primera de siete cubiertas de espejos para el Giant Magellan. En poco más de dos minutos, las cubiertas se retraerán al unísono para proteger los espejos más grandes del mundo cuando no estén en uso. [36]
El telescopio utilizará siete de los espejos más grandes del mundo como segmentos de espejo primario, cada uno de 8,417 m (27,61 pies) de diámetro. Luego, estos segmentos se dispondrán con un espejo en el centro y los otros seis dispuestos simétricamente alrededor de él. El desafío es que los seis segmentos exteriores del espejo estarán fuera de eje y, aunque idénticos entre sí, no serán radialmente simétricos individualmente, lo que requerirá una modificación de los procedimientos habituales de pulido y prueba. [37]
Los espejos están siendo construidos por el Laboratorio de Espejos Richard F. Caris del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona . [38]
La fundición de cada espejo utiliza 20 toneladas de vidrio de borosilicato E6 de Ohara Corporation de Japón y demora entre 12 y 13 semanas. [39] Después de ser moldeados, necesitan enfriarse durante unos seis meses. [13] Cada uno tarda aproximadamente 4 años en moldearse y pulir, obteniendo un acabado tan suave que los picos y valles más altos son más pequeños que 1/1000 del ancho de un cabello humano. [13]
Como se trataba de un segmento fuera del eje, fue necesario desarrollar una amplia gama de nuevas pruebas ópticas e infraestructura de laboratorio para pulir el espejo.
La intención es construir siete espejos fuera de eje idénticos, de modo que haya un repuesto disponible para sustituir un segmento que se está repintando, un proceso que requiere de 1 a 2 semanas (por segmento) cada 1 a 2 años. [40] Si bien el telescopio completo utilizará siete espejos, está previsto comenzar a funcionar con cuatro espejos. [13]
Los segmentos 1-3 están completos. Los segmentos 4 a 6 se están puliendo y probando. Está previsto que el segmento 7 se emita en 2023. [13]
El conjunto de espejos primarios tendrá una relación focal (distancia focal dividida por el diámetro) de f/0,71. Para un segmento individual (un tercio de ese diámetro), esto da como resultado una relación focal de f/2,14. [25] La relación focal general del telescopio completo será f/8 y la prescripción óptica es la de un telescopio gregoriano aplanático . Como todos los grandes telescopios modernos, utilizará óptica adaptativa . [41] [42]
Los científicos esperan imágenes de muy alta calidad debido a la gran apertura y la óptica adaptativa avanzada. La calidad de la imagen se proyecta en un campo de visión de 20 minutos de arco, corregible de 0 a 20 minutos de arco. Las imágenes serán lo suficientemente nítidas como para resolver la antorcha grabada en una moneda de diez centavos desde casi 160 kilómetros (100 millas) de distancia y se espera que superen las del Telescopio Espacial Hubble . [43]
La oficina de los Observatorios Carnegie en Pasadena tiene un contorno del conjunto de espejos primarios del Gigante Magallanes pintado en su estacionamiento. Es fácilmente visible en imágenes de satélite en 34°09′21″N 118°08′00″W / 34.15591°N 118.13345°W / 34.15591; -118.13345 (Dibujo del esquema del Telescopio Gigante de Magallanes) . [44]
El espejo secundario adaptativo del Telescopio Gigante de Magallanes consta de siete segmentos de aproximadamente 1,1 metros de diámetro. Son espejos deformables de “óptica adaptativa” encargados de corregir la distorsión atmosférica de la luz captada por el telescopio. Los espejos secundarios adaptativos consisten en una delgada lámina de vidrio adherida a más de 7000 actuadores de bobina móvil controlados independientemente. Cada segmento puede deformar/reformar su superficie de 2 milímetros de espesor 2.000 veces por segundo para corregir el efecto de desenfoque óptico de la atmósfera terrestre. [8]
El primer segmento está en construcción en agosto de 2022 y estará terminado en 2024. [8]
El Telescopio Gigante de Magallanes tendrá tres modos de óptica adaptativa.
El Gigante de Magallanes es el único telescopio de 30 metros con óptica adaptativa de capa terrestre en un campo de visión completo. [45]
El diseño gregoriano del Telescopio Gigante de Magallanes puede acomodar hasta 10 instrumentos científicos visibles al infrarrojo medio, desde espectrógrafos y generadores de imágenes de campo amplio que alcanzan cientos de objetos a la vez, hasta espectrógrafos y generadores de imágenes de alta resolución que pueden estudiar exoplanetas e incluso encontrar biofirmas . Cada instrumento científico está diseñado para aprovechar los cuatro modos de observación del telescopio.
El telescopio tendrá un sistema avanzado de fibra óptica que utiliza pequeños posicionadores robóticos que ampliará las capacidades de los espectrógrafos al permitirles acceder a la resolución más alta de todos los telescopios en la clase de 30 metros en un campo de visión completo de 20 minutos de arco. Usando este sistema es posible observar múltiples objetivos en todo el campo con uno o más espectrógrafos. Esto permite al telescopio ver objetos más débiles con una resolución y sensibilidad inigualables. La ventaja es extremadamente poderosa para la espectroscopia y las mediciones precisas de distancias, dinámica, química y masas de objetos celestes en el espacio profundo.
Además, la cámara de puesta en servicio (ComCam) se utilizará para validar el rendimiento de la óptica adaptativa de la capa terrestre del sistema de óptica adaptativa de la instalación GMT. [51]
Los impulsores científicos del Telescopio Gigante de Magallanes incluyen el estudio de planetas en las zonas habitables de su estrella madre en la búsqueda de vida; la naturaleza de la materia oscura, la energía oscura, la gravedad y muchos otros aspectos de la física fundamental; la formación y evolución de las primeras estrellas y galaxias; y cómo los agujeros negros y las galaxias coevolucionan. [52]
El Telescopio Gigante de Magallanes pertenece a una nueva clase de telescopios llamados telescopios extremadamente grandes y cada diseño es mucho más grande que los telescopios terrestres existentes. [53] Otros telescopios extremadamente grandes planeados incluyen el Telescopio Extremadamente Grande y el Telescopio de Treinta Metros . [54]
El Telescopio Gigante de Magallanes es obra de GMTO Corporation, un consorcio internacional de instituciones de investigación que representan a siete países de Australia, Brasil, Chile, Israel, Corea del Sur, Taiwán y Estados Unidos. [9] [57] GMTO Corporation es una organización sin fines de lucro 501(c)(3) con oficinas en Pasadena, California y Santiago, Chile. La organización tiene una relación establecida con el gobierno chileno, habiendo sido reconocida mediante un decreto presidencial como una “organización internacional” en Chile. El telescopio opera bajo un acuerdo de cooperación con la Universidad de Chile, otorgando el 10% del tiempo de observación a astrónomos que trabajan en instituciones chilenas. [58] [8] Las siguientes organizaciones son miembros del consorcio que desarrolla el telescopio. [59]
El Telescopio Gigante de Magallanes es parte del Programa de Telescopios Extremadamente Grandes de EE. UU. (US-ELTP), a partir de 2018. El US-ELTP proporcionará a los astrónomos estadounidenses acceso de observación de todo el cielo financiado por la NSF tanto al Telescopio Gigante de Magallanes como al Telescopio de Treinta Metros. El programa fue clasificado como la máxima prioridad terrestre en la Encuesta Decenal Astro2020 de la Academia Nacional de Ciencias , que señaló que el US-ELTP proporcionará "capacidades de observación incomparables en el espacio o en la tierra y abrirá un enorme espacio de descubrimiento para nuevas observaciones y descubrimientos no aún anticipado." [60]
mientras los invitados recorrían las instalaciones, el laboratorio El personal manejó nuestras dos máquinas pulidoras en proyectos actuales, incluida esta vista del pulido final en el primer segmento GMT.
El segmento central y la celda no tendrán repuesto, por lo que las observaciones se interrumpirán cada uno o dos años durante el período de 1 a 2 semanas necesario para volver a recubrir ese espejo.
GMT está diseñado desde el principio en torno a la óptica adaptativa (AO) con el objetivo de producir imágenes de difracción limitada en Longitudes de onda de 1 μm y más largas.
