El enorme Telescopio de Magallanes Gigantes de 25 metros (GMT) no solo abrirá una nueva era de astronomía terrestre, sino que también recibirá las primeras y más modernas imágenes del Universo, en las que las estrellas se verán exactamente como son, sin rayos de difracciónAl mirar las mejores imágenes del Universo, nuestra memoria e imaginación se encienden. Podemos ver los planetas del sistema solar con detalles sorprendentes, galaxias ubicadas a millones o incluso miles de millones de años luz de distancia de nosotros, nebulosas donde nacen nuevas estrellas y restos estelares que tienen una mirada misteriosa y fatalista de nuestro pasado cósmico y el futuro de nuestro sistema solar. Pero los objetos más comunes en estas fotografías son estrellas que están disponibles en todas partes y en todas las direcciones, donde sea que miremos, tanto en nuestra Vía Láctea como más allá. Y en todas las imágenes, desde los telescopios terrestres hasta el Hubble, las estrellas son casi siempre rayos visibles: este es un artefacto de la imagen inherente al diseño de los telescopios. Nos estamos preparando para la próxima generación de telescopios, y entre ellos destaca el
Telescopio Gigante de Magallanes (GMT) de 25 metros: no tendrá los únicos
rayos de difracción .
El compacto grupo 31 de Hickson , filmado por Hubble, es una hermosa "constelación" de galaxias, pero varias estrellas de nuestra propia galaxia, resaltadas por los rayos de difracción, se destacan. Estos rayos no serán solo cuando se usa GMT.El telescopio se puede hacer de muchas maneras; en principio, solo es necesario recolectar y enfocar la luz del Universo en un plano. Los primeros telescopios se construyeron de acuerdo con el tipo de
refractores , cuando la luz entrante pasa a través de una lente grande y se enfoca en un punto desde el cual se puede redirigir al ojo, a una placa fotográfica o (más moderna) a una matriz digital. Pero las capacidades de los refractores están fundamentalmente limitadas por el tamaño físico de la lente de la calidad deseada. Tales telescopios no exceden un metro de diámetro. Dado que la calidad de la imagen está determinada por el diámetro de la apertura, tanto en resolución como en relación de apertura, los refractores pasaron de moda hace más de 100 años.
Los telescopios reflectores han reemplazado a los refractores durante mucho tiempo, y el tamaño del espejo disponible para crear es significativamente mayor que el disponible para una lente de calidad similarPero otro esquema, un
telescopio-reflector , puede ser mucho más poderoso. Un espejo con una superficie bien reflectante de una forma adecuada puede enfocar la luz entrante en un punto, y el tamaño del espejo, que puede fundirse y pulirse, es mucho mayor que el tamaño de la lente máxima. Los reflectores telescópicos de un solo espejo más grandes pueden alcanzar hasta 8 metros de diámetro, y la segmentación de los espejos puede alcanzar tamaños aún mayores. Actualmente, el más grande del mundo es el
Telescopio Canario con un diámetro de 10,4 m, pero en la próxima década, dos (y posiblemente tres) telescopios romperán este récord: el GMT de 25 metros y el
telescopio extremadamente grande europeo de 39 metros, ELT.
El tamaño comparativo de los espejos de varios telescopios existentes y proyectados. Cuando se lance el GMT, se convertirá en el más grande del mundo, el primer telescopio óptico con un diámetro de 25 m en la historia, pero luego será eclipsado por ELT. Pero todos estos telescopios tienen espejos, y todos son reflectores.Ambos telescopios son reflectores de múltiples segmentos, y deberían darnos imágenes sin precedentes del universo. El ELT tendrá mayor diámetro y número de segmentos, así como también de costo, y deberá completarse varios años después de la turbina de gas. El CGM será más pequeño en diámetro y número de segmentos (aunque los segmentos en sí serán más grandes), más barato y se completará más rápido. Las etapas de su construcción son las siguientes:
- La excavación de un pozo comenzó en febrero de 2018,
- Concrete Bay - 2019,
- construcción de un edificio que protege completamente del clima - 2021,
- entrega de telescopio - 2022,
- instalación de espejos principales - principios de 2023,
- la primera luz: el final de 2023,
- La primera investigación científica - 2024,
- La finalización prevista de la construcción - 2025.
Muy pronto! Pero incluso con un programa tan ambicioso, el HMT tendrá una gran ventaja óptica, y no solo sobre el ELT, sino en general sobre todos los reflectores: las estrellas que disparó no tendrán rayos de difracción.
Se cree que una estrella que acelera la Nebulosa de la Burbuja hacia los lados puede ser 40 veces más masiva que el Sol. Preste atención a cómo los rayos de difracción interfieren con la observación de estructuras cercanas menos brillantes.Los rayos que está acostumbrado a ver en imágenes de observatorios como el telescopio Hubble no aparecen debido al espejo principal, sino a la necesidad de reflejos sucesivos que enfocan la luz en su objetivo final. Para hacer esto, necesita colocar y arreglar de alguna manera el espejo secundario, reenfocando el flujo de luz. No hay forma de evitar la presencia de estructuras de soporte que sostienen el espejo secundario, y están en el camino de la luz. El número y la ubicación de los soportes determina el número de rayos (cuatro para Hubble, seis para James Webb) y se puede ver en todas las fotografías.
Comparación de rayos de difracción para diferentes posiciones de bastidores en el reflector. El círculo interno es el espejo secundario, el externo es el primario; La parte inferior muestra la configuración final de los rayos.Todos los reflectores de tierra tienen tales rayos de difracción; ELT los tendrá. Los espacios entre los espejos hexagonales 798, a pesar de que su área no será más del 1% del área total del espejo, aumentará la potencia de los rayos. Cada vez que fotografiamos un objeto oscuro que se encuentra sin éxito cerca de algo brillante, como una estrella, por ejemplo, estos rayos de difracción saldrán de nosotros. Incluso con el uso de disparos por turnos, en los que se toman dos fotografías casi idénticas con un ligero cambio, y una se resta de la otra, no será posible deshacerse por completo de estos rayos.
El ELT, con un espejo principal de 39 metros de diámetro, será el ojo más grande del mundo fijado en el cielo cuando comience a funcionar a principios de la próxima década. Este es un diagrama preliminar detallado con la anatomía de todo el observatorio [se puede hacer clic]Pero el HMT, que tiene siete espejos enormes de ocho metros con uno central y seis espejos ubicados simétricamente a su alrededor, está brillantemente diseñado para eliminar estos rayos de difracción. Seis espejos externos se colocan de modo que las ranuras estrechas se extiendan desde el borde de la región de recolección de luz hasta el espejo central. El espejo secundario está soportado por delgadas "patas de araña" de los bastidores, pero cada una de ellas se encuentra exactamente encima de estas ranuras. Dado que los postes no bloquean la luz utilizada por los espejos exteriores, no habrá rayos en la imagen.
La turbina de gas de 25 metros de altura está en construcción y se convertirá en el observatorio terrestre más grande de la Tierra. Los postes que sostienen el espejo secundario están diseñados para encajar exactamente entre los espejos.Pero en su lugar, en este patrón único, en el que habrá espacios entre los espejos y los bastidores se cruzarán con el espejo central, se observará un nuevo conjunto de artefactos: un conjunto de círculos que aparecen alrededor de objetos circulares (
discos Airy ) que rodearán cada estrella. Estos círculos se verán como puntos vacíos en la imagen y aparecerán en todas partes debido al diseño del telescopio. Sin embargo, serán de muy baja intensidad y aparecerán por poco tiempo; Estos círculos se llenarán con la imagen cuando el cielo y el telescopio giren durante la noche, acumulando luz durante una exposición prolongada. Después de 15 minutos, el tiempo mínimo, de hecho, para obtener una foto decente, estos círculos desaparecerán por completo.
El núcleo del cúmulo globular Omega Centauri es una de las áreas más densamente pobladas que contienen estrellas viejas. HMT podrá distinguir más estrellas que nunca y sin rayos de difracción.Como resultado, obtenemos el primer telescopio de clase mundial capaz de ver las estrellas tal como son, ¡sin rayos de difracción! En su esquema habrá pequeños compromisos, el mayor de los cuales consistirá en una pequeña pérdida de apertura. El diámetro físico de la turbina de gas será de 25.4 m, sin embargo, la región de recolección de luz tendrá un diámetro de "solo" 22.5 m. Sin embargo, una pequeña pérdida de resolución y apertura compensará con creces las capacidades de este telescopio que lo distingue de todos los demás.
Algunas de las galaxias más distantes del Universo observable, vistas a través del proyecto Hubble Ultra Deep Field. GMT podrá fotografiar todas estas galaxias con una resolución diez veces mejor que la del Hubble.Su resolución será de 6 a 10 milisegundos angulares, dependiendo de las longitudes de onda: es 10 veces mejor que el Hubble y 100 veces más sensible que él. Podrá examinar galaxias distantes a distancias de diez mil millones de años luz, y podremos establecer sus curvas de rotación, buscar signos de fusión, medir la materia que fluye de ellas, estudiar las áreas de formación de estrellas y signos de ionización. Podremos ver directamente exoplanetas de tipo Tierra, incluido
Proxima Centaurus b , ubicado a una distancia de 30 años luz de nosotros. Los planetas como Júpiter serán visibles a distancias de hasta 300 años luz. También mediremos los parámetros del entorno intergaláctico y el porcentaje de elementos químicos en todas partes que miremos. También podemos detectar los primeros agujeros negros supermasivos.
Cuanto más lejos esté un quásar o un agujero negro supermasivo, más poderoso será el telescopio (y la cámara) para detectarlo. La ventaja de HMT será la capacidad de realizar una espectroscopía de dichos objetos ultra distantes después de que se detecten.Y podremos realizar mediciones espectroscópicas directas de estrellas individuales en cúmulos y entornos densamente poblados, estudiar los detalles estructurales de las galaxias cercanas y observar en detalle los sistemas de dos, tres y varias estrellas. Esto incluso incluye estrellas en el centro de la galaxia, ubicadas a 25,000 años luz de nosotros. Y todo esto, naturalmente, sin rayos de difracción.
La imagen demuestra una mejora en la resolución de la imagen del centro de la galaxia con un tamaño angular de 5 segundos de arco, desde telescopios Keck con óptica adaptativa hasta futuros telescopios como HMT. Y solo en HMT, las estrellas no tendrán rayos de difracción.En comparación con lo que podemos ver hoy en los mejores observatorios del mundo, la próxima generación de telescopios terrestres nos abrirá una galaxia de nuevas fronteras, rompiendo la cobertura del misterio de un universo sin precedentes. Además de los planetas, las estrellas, el gas, el plasma, los agujeros negros, las galaxias y las nebulosas, veremos objetos y fenómenos nunca antes vistos. Y hasta que los veamos, no sabremos exactamente qué milagros nos ha preparado el Universo. Gracias al astuto e innovador proyecto GMT, los objetos que nos perdimos debido a los rayos de difracción de las brillantes estrellas cercanas se nos abrirán de repente. Tenemos que observar un universo completamente nuevo, y este telescopio único nos revelará lo que hasta ahora nadie puede ver.