El telescopio William Herschel ( WHT ) es un telescopio reflector óptico / de infrarrojo cercano de 4,20 metros (165 pulgadas) ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos en la isla de La Palma en las Islas Canarias , España. El telescopio, que lleva el nombre de William Herschel , el descubridor del planeta Urano , es parte del Grupo de Telescopios Isaac Newton . Está financiado por consejos de investigación del Reino Unido, los Países Bajos y España.
En el momento de su construcción en 1987, el WHT era el tercer telescopio óptico más grande del mundo . [nota 1] [1] [2] Actualmente es el segundo más grande de Europa, [nota 2] y fue el último telescopio construido por Grubb Parsons en sus 150 años de historia.
El WHT está equipado con una amplia gama de instrumentos que operan en los regímenes óptico e infrarrojo cercano . Los astrónomos profesionales los utilizan para realizar una amplia gama de investigaciones astronómicas. Los astrónomos que utilizan el telescopio descubrieron la primera evidencia de un agujero negro supermasivo ( Sgr A* ) en el centro de la Vía Láctea y realizaron la primera observación óptica de un estallido de rayos gamma . El telescopio tiene un 75% de noches despejadas, con una visibilidad media de 0,7 " . [3]
El WHT fue concebido por primera vez a finales de la década de 1960, cuando se estaba diseñando el Telescopio Anglo-Australiano (AAT) de 3,9 m (150 pulgadas). La comunidad astronómica británica vio la necesidad de telescopios de potencia comparable en el hemisferio norte . En particular, existía la necesidad de un seguimiento óptico de fuentes interesantes en los estudios de radio que se estaban realizando en los observatorios Jodrell Bank y Mullard (ambos ubicados en el Reino Unido ), que no podían realizarse desde la ubicación del AAT en el hemisferio sur. [4]
El AAT se completó en 1974, momento en el que el British Science and Engineering Research Council comenzó a planificar un grupo de tres telescopios ubicados en el hemisferio norte (ahora conocido como el Grupo de Telescopios Isaac Newton , ING). Los telescopios iban a ser uno de 1,0 m (39 pulgadas) (que se convirtió en el Telescopio Jacobus Kapteyn ), el Telescopio Isaac Newton de 2,5 m (98 pulgadas) que se trasladaría desde su sitio existente en el Castillo de Herstmonceux , y un telescopio de clase 4m, inicialmente planeado como uno de 4,5 m (180 pulgadas). [4] Se eligió un nuevo sitio a una altitud de 2.344 m (7.690 pies) en la isla de La Palma en las Islas Canarias , que ahora es el Observatorio del Roque de los Muchachos . El proyecto fue dirigido por el Observatorio Real de Greenwich (RGO), que también operó los telescopios hasta que el control pasó a un ING independiente cuando el RGO cerró en 1998. [2] [5] [6]
En 1979, el telescopio de 4 m estuvo a punto de ser desechado debido al aumento del presupuesto, [4] mientras que la apertura se había reducido a 4,2 m (170 pulgadas). Se convocó un panel conocido como el Equipo Tigre [7] para reducir el costo; un rediseño redujo el precio en un 45%. [nota 3] Los ahorros se lograron principalmente reduciendo la longitud focal del telescopio, lo que permitió el uso de una cúpula más pequeña , y reubicando las funciones no esenciales fuera de la cúpula a un anexo rectangular más simple (y por lo tanto más barato). [7] En el mismo año, el telescopio Isaac Newton se trasladó al Observatorio del Roque de los Muchachos , convirtiéndose en el primero del Grupo de Telescopios Isaac Newton . En 1981, la Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (Organización Holandesa para la Investigación Científica, NWO) compró una participación del 20% en el proyecto, lo que permitió que el WHT recibiera el visto bueno. Ese año se cumplió el 200 aniversario del descubrimiento de Urano por William Herschel , por lo que se decidió bautizar el telescopio en su honor. [4]
La construcción del telescopio estuvo a cargo de Grubb Parsons , el último telescopio que la compañía produjo en sus 150 años de historia. [7] [8] El trabajo comenzó en su fábrica de Newcastle upon Tyne en 1983, y el telescopio fue enviado a La Palma en 1985 [4] (los otros dos telescopios del Grupo Isaac Newton comenzaron a operar en 1984 [2] ). El WHT vio su primera luz el 1 de junio de 1987; [4] era el tercer telescopio óptico más grande del mundo en ese momento. [nota 1] [1] El costo total del telescopio, incluyendo la cúpula y el conjunto inicial completo de instrumentos, fue de £ 15 millones (en 1984, equivalente a £ 61 millones en 2023 [9] ); dentro del presupuesto una vez que se tiene en cuenta la inflación. [nota 4]
El telescopio consta de un espejo primario de 4,20 m (165 pulgadas) f/2,5 fabricado por Owens-Illinois a partir de Cervit , un material vitrocerámico de expansión cero , y rectificado por Grubb Parsons . [10] [2] [7] El espejo en bruto se produjo en 1969 como parte de un conjunto de cuatro, junto con los de los telescopios AAT , CFHT y Blanco , y se compró para el WHT en 1979, diez años después de su fabricación. [8] El primario es sólido y no está adelgazado, por lo que no se requiere un sistema de óptica activa , [10] a pesar de su peso de 16,5 toneladas (16,2 toneladas largas). [7] [11] La celda de soporte del espejo sostiene el espejo principal en un conjunto de 60 cilindros neumáticos . [7] Incluso bajo la carga más extrema (con el telescopio apuntando al horizonte, por lo que el espejo está vertical) la forma del espejo cambia solo 50 nanómetros (2,0 × 10 −6 pulgadas); [2] durante el funcionamiento normal, la deformación es mucho menor.
En su configuración más habitual, se utiliza un espejo secundario hiperbólico de 1,00 m (39 pulgadas) hecho de Zerodur para formar un sistema Cassegrain Ritchey Chretien f/11 con un campo de visión de 15 arcmin . [10] [2] [7] Un espejo plegable plano adicional permite el uso de cualquiera de las dos plataformas Nasmyth o dos estaciones Cassegrain plegadas , cada una con campos de visión de 5 arcmin. [10] [2] [7] El telescopio a veces funciona en una configuración de foco principal de campo amplio , en cuyo caso se retira el secundario y se inserta una lente correctora de campo de tres elementos , que proporciona un foco efectivo f/2,8 con un campo de visión de 60 arcmin (40 arcmin sin viñeteado ). [10] [7] El cambio entre los focos Cassegrain y Nasmyth lleva unos segundos y puede realizarse durante la noche; Para cambiar hacia y desde el enfoque principal es necesario reemplazar el espejo secundario por un conjunto de enfoque principal durante el día (los dos están montados uno detrás del otro) [2], lo que demora alrededor de 30 minutos. [7]
Se planeó un foco Coudé como una adición posterior para alimentar un interferómetro óptico con otro telescopio, [7] pero nunca se construyó. Se planeó un espejo secundario f/35 para observaciones infrarrojas , pero se suspendió debido al rediseño para ahorrar costos y nunca se implementó. [7]
El sistema óptico pesa 79.513 kg (78,257 toneladas largas) y se maniobra sobre una montura altazimutal , con una masa móvil total de 186.250 kg (183,31 toneladas largas) (más los instrumentos). [1] El BTA-6 y el telescopio de espejos múltiples habían demostrado durante la década de 1970 el importante ahorro de peso (y, por lo tanto, de costos) que se podía lograr con el diseño altazimutal en comparación con la montura ecuatorial tradicional para telescopios grandes. Sin embargo, el diseño altazimutal requiere un control continuo por computadora, compensación de la rotación del campo en cada foco y da como resultado un punto ciego de radio de 0,2 grados en el cenit donde los motores de accionamiento no pueden seguir el ritmo del movimiento sideral (los accionamientos tienen una velocidad máxima de un grado por segundo en cada eje). [2] [7] [12] El montaje es tan suave y está tan bien equilibrado que antes de que se instalaran los motores de accionamiento era posible mover el conjunto, que en ese momento pesaba 160 toneladas largas (160 000 kg), con la mano. [2] Durante el guiado en bucle cerrado , el montaje es capaz de alcanzar una precisión de apuntamiento absoluta de 0,03 segundos de arco . [7] [12]
El telescopio está alojado en una cúpula de acero en forma de cebolla con un diámetro interno de 21 m (69 pies), [2] [7] [13] fabricada por Brittain Steel. La montura del telescopio está ubicada en un pilar de hormigón cilíndrico de modo que el centro de rotación está a 13,4 m (44 pies) sobre el nivel del suelo, lo que eleva el telescopio por encima de la turbulencia del aire de la capa del suelo para una mejor visibilidad . [2] [7] [13] Se incorpora un obturador convencional de arriba a abajo de 6 m de ancho [7] con persiana contra el viento, varias rejillas de ventilación grandes con ventiladores extractores para control térmico y una grúa de 35 toneladas (34 toneladas largas ) de capacidad (utilizada para mover el espejo primario, por ejemplo, para aluminizar ). [13] El tamaño y la forma del obturador permiten observaciones hasta 12° sobre el horizonte , [2] lo que corresponde a una masa de aire de 4,8. La masa móvil total de la cúpula es de 320 toneladas (310 toneladas largas), que está montada en la parte superior de un edificio cilíndrico de tres pisos . [13] La cúpula fue diseñada para minimizar las tensiones del viento y puede soportar hasta su propio peso nuevamente en hielo durante las inclemencias del tiempo. [2] La cúpula y el telescopio descansan sobre conjuntos separados de cimientos (hincados 20 metros (66 pies) en el basalto volcánico), [2] para evitar vibraciones causadas por la rotación de la cúpula o las tensiones del viento en el edificio que afecten la orientación del telescopio. [7]
Anexo a la cúpula hay un edificio rectangular de tres plantas que alberga la sala de control del telescopio, la sala de ordenadores, la cocina, etc. [2] Casi no se requiere presencia humana en el interior de la cúpula, lo que significa que las condiciones ambientales se pueden mantener muy estables. [2] [13] Como resultado, el WHT obtiene una visión perfecta de la cúpula . [14] Este edificio también alberga un laboratorio de detectores y una planta de realuminización . Debido a que el WHT tiene el espejo individual más grande del Observatorio del Roque de los Muchachos , su planta de realuminización tiene un recipiente de vacío lo suficientemente grande como para acomodar los espejos de cualquier otro telescopio de la montaña. Como resultado, todos los demás telescopios del observatorio contratan el uso de la planta del WHT para su realuminización [15] (con la excepción del Gran Telescopio Canarias , que tiene su propia planta).
El WHT es operado por el Grupo de Telescopios Isaac Newton (ING), junto con el Telescopio Isaac Newton de 2,5 m y el Telescopio Jacobus Kapteyn de 1 m . Las oficinas y la administración se encuentran a una hora en coche en Santa Cruz de La Palma , la capital de la isla. La financiación la proporciona el Science and Technology Facilities Council (STFC, 65%) del Reino Unido, la Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek (NWO, 25%) de los Países Bajos y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC, 10%) de España (valores de 2008). El tiempo del telescopio se distribuye en proporción a esta financiación, aunque España recibe una asignación adicional del 20% a cambio del uso del sitio del observatorio. El cinco por ciento del tiempo de observación se reserva además para astrónomos de otras nacionalidades. Como telescopio de investigación competitivo, el WHT tiene un exceso de demanda, y normalmente recibe solicitudes de tres a cuatro veces más tiempo de observación del que realmente está disponible. [16]
La gran mayoría de las observaciones se llevan a cabo en modo visitante, es decir, con el astrónomo investigador físicamente presente en el telescopio. Se ha considerado la posibilidad de pasar a operaciones en modo de servicio (aquellas realizadas por el personal del observatorio en nombre de los astrónomos que no se desplazan hasta el telescopio), pero se ha rechazado por razones científicas y operativas. [17]
El WHT está equipado con una amplia gama de instrumentos científicos, lo que proporciona una variedad de capacidades a los astrónomos. A partir de 2022 [actualizar], la instrumentación de usuario común es: [18]
A partir de 2022, el 70% del tiempo del telescopio se dedicará a sondeos con WEAVE. Antes de la instalación de WEAVE (2020-22), ISIS y LIRIS eran los caballos de batalla del WHT, y aproximadamente dos tercios de todo el tiempo se dedicaba a utilizar esos dos instrumentos. [20]
Además, el WHT es un telescopio popular para instrumentos visitantes de un solo propósito, que en los últimos años han incluido PAUCam, GHαFaS , PNS, INTEGRAL, PLANETPOL , SAURON, FASTCAM y ULTRACAM. [21] Los instrumentos visitantes pueden utilizar el foco Cassegrain o uno de los focos Nasmyth.
Un conjunto común de lámparas de calibración ( lámparas de arco de helio y neón , y una lámpara de campo plano de tungsteno) están montadas permanentemente en uno de los focos Cassegrain roto, y se pueden utilizar para cualquiera de los otros instrumentos.
Los astrónomos utilizan el WHT para realizar investigaciones científicas en la mayoría de las ramas de la astronomía observacional , incluidas la ciencia del Sistema Solar , la astronomía galáctica , la astronomía extragaláctica y la cosmología . La mayoría de los instrumentos están diseñados para ser útiles en una variedad de investigaciones diferentes.
El WHT se ha utilizado para realizar muchos descubrimientos nuevos e importantes. Algunos de los más notables incluyen la primera evidencia de un agujero negro supermasivo ( Sgr A* ) en el centro de la Vía Láctea (en 1995) [22] y la primera observación óptica de un estallido de rayos gamma ( GRB 970228 ) (en 1997). [23]
Desde mediados de los años 90, el WHT se ha enfrentado a una competencia cada vez mayor por parte de los nuevos telescopios de 8 a 10 m (310 a 390 pulgadas). No obstante, se sigue realizando una amplia gama de investigaciones con el telescopio. En los últimos años (a partir de 2010 [actualizar]), esto ha incluido:
La próxima generación de telescopios extremadamente grandes (ELT) requerirá una óptica adaptativa sofisticada para poder utilizarla en todo su potencial. Debido a que el WHT tenía un sistema avanzado de óptica adaptativa en funcionamiento, ha recibido atención de los diversos programas ELT. En 2010 [actualizar], el proyecto European-ELT (E-ELT) del Observatorio Europeo Austral tenía un programa para utilizar el WHT como banco de pruebas para su sistema de óptica adaptativa, y recibió varias noches al año para pruebas en el cielo. [17] [35] El proyecto implica la construcción de nuevos experimentos ópticos en uno de los focos de Nasmyth, y se llama CANARY. CANARY demostrará la óptica adaptativa multiobjeto (MOAO) requerida para el instrumento EAGLE en el E-ELT. [36]
El STFC del Reino Unido (originalmente el principal contribuyente financiero) ha reducido gradualmente su financiación para los telescopios ING a lo largo de varios años. Parte de este déficit de financiación se ha compensado con el aumento de las contribuciones de otros socios, y parte con ahorros y recortes de eficiencia. Como resultado, la proporción del tiempo de observación pasará a ser del 33% para el Reino Unido, el 28% para los Países Bajos, el 34% para España y el 5% para cualquier nacionalidad. [37] Un nuevo desarrollo, iniciado en 2010, es el desarrollo de una nueva instalación de espectroscopia multiobjeto de campo amplio (WEAVE), que está siendo desarrollada por un consorcio liderado por el Reino Unido que incluye importantes contribuciones de los Países Bajos, España, Francia e Italia, cuya instalación final se confirmó en agosto de 2022. [19] WEAVE proporcionará espectroscopia de resolución media-alta en el rango visible (360-950 nm) para hasta 1000 objetivos simultáneos en un campo de visión de 2 grados, y actualmente se espera que funcione durante varios años. [38]
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Medios relacionados con el telescopio William Herschel en Wikimedia Commons