Póster del congreso internacional de astrofísica Multi-Object Spectroscopy in the Next Decade (Espectroscopía Multi-Objeto en la próxima década) que se celebra en La Palma entre el 2 y el 6 de marzo de 2015. [Crédito: ING*].
Vale, y eso de espectroscopía multi-objeto ¿qué es lo que quiere decir? Hasta hace poco (una década larga) la única manera de conseguir información espectroscópica (observaciones de las "rayas" de estrellas y galaxias) era observar cada objeto a la vez. Los telescopios disponían de espectrógrafos que sólo podían observar una galaxia o estrella al mismo tiempo. Esto no estaba mal cuando se estudiaban objetos brillantes y en sólo unos minutos (o menos) se obtenían los datos, para mover a continuación el telescopio al siguiente objeto y así repetir con decenas de apuntados cada noche. Obviamente el paso siguiente era conseguir obtener espectros de varios objetos al mismo tiempo. Esto es lo que significa espectroscopía multi-objeto.
No es por tirar para casa, pero uno de los instrumentos pioneros en la espectroscopía multi-objeto es 2dF en el Telescopio Anglo-Australiano (AAT), que recuerdo es donde yo trabajo. Desde principios de la década de los noventa del siglo pasado está instalado en el AAT el robot "2dF", que es capaz de observar simultáneamente unos 350 objetos. Os enseñé a telescopio y robot en movimiento en este time-lapse. Con el AAT, y gracias al robot 2dF, se han medido casi 1/3 de todas las distancias a las galaxias que se conocen en la actualidad. Sin ir más lejos, el último sondeo de galaxias completado en el AAT, GAMA (Galaxy And Mass Assembly), y del que yo formo parte, ha obtenido datos espectroscópicos de unas 300 mil galaxias, muchas a miles de millones de años luz de distancia. Las observaciones espectroscópicas multi-objeto luego se han explotado en el famoso Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que ha obtenido espectros de más de 3 millones de galaxias.
Ejemplo de instrumento actual para conseguir observaciones espectroscópicas multi-objeto: 2dF en el Telescopio Anglo-Australiano (AAT). La imagen es un fotograma del timelapse "A 2dF night at the Anglo-Australian Telescope". 2dF dispone de 400 fibras ópticas (aparecen en rojo) que se pueden configurar en un disco de diámetro de dos grados (de ahí "2dF", "Two Degrees Field"). El gancho robótico de 2dF va moviendo las fibras ópticas en la placa localizada detrás del foco primario del Telescopio Anglo-Australiano. En este caso, las fibras están iluminadas internamente (color rojo) para ayudar al gancho robótico a su correcta localización y posicionado sobre la placa. Crédito de la imagen: Ángel R. López-Sánchez (AAO / MQ).
Aunque nos parezcan muchas galaxias, estamos aún cortos de tener un censo completo del Universo observable. En la actualidad existen montones de cartografiados profundos en todas las longitudes de onda, desde óptico e infrarrojo (como la parte fotométrica de SDSS, o los sondeos en infrarrojo del telescopio VISTA) a radio (cartografiados usando interferómetros radio como APERTIF, ASKAP, LOFAR, MeerKAT) que van a encontrar y catalogar decenas de millones de objetos extragalácticos. Sin la información que proporciona la espectroscopía óptica, la distancia a cada galaxia, esos datos no servirían de mucho, dado que no podríamos colocar los objetos en un mapa tridimensional del Universo. Esto es aún más importante a la hora de observar estrellas en la Vía Láctea: sólo la información codificada en la parte óptica del espectro proporciona información sobre las condiciones físicas (temperatura, gravedad superficial, luminosidad, masa), la composición química y la velocidad radial de las estrellas. Por citar algunos sondeos de estrellas, en el AAT estamos dirigiendo el proyecto GALAH (acrónimo de GAlactic Archaeology with HERMES, "Arqueología Galáctica con HERMES", siendo HERMES el nuevo espectrógrafo del AAT), que pretende obtener datos espectroscópicos de 1 millón de estrellas. GALAH surgió después del éxito que el cartografiado RAVE que usó el telescopio 1.2m UKST (UK Schmidt Telescope), y que consiguió datos espectroscópicos de media resolución de cientos de miles de estrellas. Por otro lado, el sondeo GAIA-ESO usa el instrumento FLAMES en el VLT (Observatorio de Paranal, Chile) para observar unas 100 mil estrellas de nuestra Galaxia. Los astrónomos chinos no se quedan atrás en esto: CSJT en LAMOST (Xinglong Station, Hebei, China) está ya consiguiendo datos de estrellas, este instrumento dispone de 4000 fibras ópticas que se pueden poner en un campo de diámetro 10 veces la luna llena y con el que se pretenden observar más de 10 millones de galaxias y estrellas en cinco años...
¿Cuál es el futuro? Hay varios caminos. Por un lado, como dije arriba, hay que continuar la observación espectroscópica de estrellas y galaxias más débiles y lejanas para tener una visión más global del Universo. Para eso se están desarrollando más instrumentos, como WEAVE en el Telescopio William Herschel (WHT, gestionado por el ING y el motivo que el que se ha convocado este congreso), TAIPAN en el telescopio UKST (Australia), 4MOST en VISTA (Paranal, Chile), MOONS en el VLT (Paranal, Chile), DESI en el Telescopio Mayall (EE.UU.) o PFS en el Telescopio Japonés Subaru (Hawai, EE.UU.). Hay que insistir en que cada instrumento / telescopio persigue un objetivo científico distinto a los demás: mientras unos están pensados para más para estrellas, otros están diseñados para galaxias en el Universo primitivo, por ejemplo. El otro camino de los sondeos espectroscópicos, y que también se está explorando ya, es el uso de espectroscopía de campo integral (IFS por sus siglas en inglés, Integral Field Spectroscopy. Esta técnica es sólo útil para astronomía extragaláctica, dado que se prentende "resolver" espacialmente las galaxias, obteniendo espectroscopía en muchos puntos de cada una. Sondeos como CALIFA están encontrando, gracias a la técnica IFS, resultados muy importantes a la hora de entender cómo están compuestas y cómo evolucionan las galaxias del Universo Local. Pero, claro, estamos en lo mismo que antes: un espectrógrafo IFS sólo puede observar una galaxia a la vez. Por eso estamos desarrollando instrumentos como SAMI en el AAT, donde podemos observar a la vez 13 galaxias con IFS. MaNGA dentro del proyecto SDSS es otro ejemplo. Y en el futuro cercano tendremos el instrumento HECTOR disponible en el AAT, donde cada conjunto de fibras ópticas formando una cámara será un pequeño robot que se configurará para observar un objeto.
Como digo, me habría encantado haber asistido a este Congreso, no solo por la amistad que me une al ING y al Instituto de Astrofísica de Canarias sino por la calidad de los contenidos científicos que se están exponiendo allí. Una de las cosas que más me gusta es que este congreso aúna a astrofísicos estelares y astrofísicos extragalácticos, esto es, astrónomos que estudian estrellas en la Vía Láctea y astrónomos que analizan la evolución de las galaxias. Sólo juntos podremos avanzar en el entendimiento del Cosmos. Esta idea es la que me ha inspirado el congreso internacional de astrofísica que estoy organizando en Sydney en mayo, y que detallaré más en próximas entradas.
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Más información
- Página Web del congreso "Multi-Object Spectroscopy in the Next Decade", en inglés.
- Sloan Digital Sky Survey (SDSS), en inglés
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