Introduciendo el Gran Telescopio CANARIAS

 

El Gran Telescopio CANARIAS (también conocido como GTC) fue un ambicioso proyecto español cuyo objetivo era el construir y operar uno de los telescopios más grandes y avanzados del mundo. Bajo el liderazgo del Instituto Astrofísica de Canarias (IAC), la ceremonia de la primera luz tuvo lugar en la madrugada del 14 de Julio de 2007. Su producción científica se inició en marzo de 2009, una vez que la óptica del telescopio y su sistema de control estuvieron suficientemente desarrollados, y el primer instrumento científico, OSIRIS, había sido instalado.

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El inicio de la fase científica operativa del telescopio fue la culminación de trabajo de diseño y desarrollo que tuvo lugar durante más de una década. Los trabajos de construcción del telescopio en el Observatorio del Roque de Los Muchachos, La Palma, comenzaron en el año 2000. El Observatorio del Roque de Los Muchachos, junto con el Observatorio del Teide, en Tenerife, forman el Observatorio Norte Europeo (ENO). Este observatorio ofrece excelentes condiciones de observación debido a la alta calidad de su cielo nocturno y a la existencia de una ley de protección contra contaminación lumínica.

En 1994 se fundó la empresa pública GRANTECAN S.A. con el objetivo de diseñar y construir el Gran Telescopio CANARIAS, o GTC. Esta empresa recibió el apoyo del Gobierno Autonómico de las Islas Canarias y del Gobierno central. GTC también contó con un reconocimiento internacional a través de los acuerdos firmado con el Gobierno de México para participar en el proyecto a través del Instituto de Astronomía del Instituto de Astronomía de la Universidad Nacional Autónoma de México y del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica de Puebla. Además de estas instituciones también se apuntó como socio de este proyecto Estados Unidos a través de la Universidad de Florida.

El objetivo final del GTC es facilitar observaciones científicas de clase mundial. Siendo el mayor telescopio del mundo y gracias a su ubicación en el Roque de los Muchachos, el telescopio permitirá el estudio de cuestiones clave en astrofísica, tales como la naturaleza de los agujeros negros, la historia de la formación de estrellas y galaxias cuando el Universo era joven, la física de planetas lejanos alrededor de otras estrellas, y la naturaleza de la materia oscura y la energía oscura en el universo.

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icon ¿Que es el GTC?

 

El Gran Telescopio CANARIAS (GTC), actualmente es el telescopio óptico-infrarrojo más grande, y uno de los más avanzados, del mundo. Su espejo primario está formado por 36 segmentos hexagonales que actúan conjuntamente como un solo espejo. La superficie colectora del espejo primario de GTC es equivalente a la de un telescopio con un espejo monolítico de un diámetro de 10.4 m. Gracias a su gran área colectora y a su avanzada ingeniería, el GTC se encuentra entre los mejores telescopios dedicados a la investigación astronómica.

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El GTC posee un espejo secundario y un espejo terciario que, junto con el espejo primario, reproducen el plano focal del telescopio en la estación focal elegida. Los instrumentos científicos que se pueden colocar en la estación focal detectan y analizan la luz, y almacenan los datos.

La montura del telescopio es una gran estructura mecánica de acero que sostiene los espejos, permite movimientos de rotación del telescopio a lo largo de un eje horizontal y vertical. Este movimiento es muy preciso, ya que ha de mantener las estrellas proyectadas de forma estable sobre el detector. El telescopio está diseñado de modo que sea capaz de observar los rangos de luz óptica e infrarroja.

GTC es el último telescopio de la generación de 8 a 10 metros. Por lo tanto se ha tratado de mejorar el diseño de los predecesores, y aprender de sus experiencias.

GTC es el telescopio más grande gracias a su enorme superficie colectora de luz de 75.7 metros cuadrados (73 m2 de área efectiva). Aparte de su gran tamaño existen otras características claves, como es la extra ordinaria calidad de imagen que ofrece el telescopio que permite explotar la buena calidad del cielo. La excelente calidad de imagen es posible gracias al ajuste activo de la óptica. Esta óptica activa permite la alineación, la deformación y el movimiento de los segmentos individuales de forma que el espejo primario, así como la alineación del espejo secundario siempre mantienen su posición óptima independientemente de las condiciones externas (clima, temperatura, gravedad, defectos de fabricación, etcétera).

En el futuro GTC también hará uso de una técnica llamada "óptica adaptativa" que permitirá al telescopio corregir la turbulencia atmosférica y por lo tanto alcanzar la mejor calidad de imagen posible, abriendo nuevas fronteras para la ciencia. Para todos los grandes telescopios la atmósfera terrestre perturba la luz y degrada la calidad de la imagen de manera drástica, pero gracias a la óptica adaptativa este efecto negativo puede ser contrarrestado por la aplicación de correcciones muy rápidas en tiempo real (alrededor de 1000 veces por segundo) que hacen uso de un espejo deformable. Esta es una técnica muy exigente, pero las mejoras en calidad de la imagen y por lo tanto para la ciencia, son importantes.

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icon Observar con GTC

 

El telescopio mismo está rodeado por una cúpula que lo protege de los elementos. Al mismo tiempo, la cúpula está diseñada para minimizar las turbulencias del aire cerca del telescopio. Cuando empieza una noche de observación lo primero que se hace es abrir la cúpula, permitiendo que la luz de las estrellas llegue al telescopio.

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El control del telescopio y de los instrumentos se hace desde la sala de control y está altamente automatizado. El tiempo de observación disponible es un bien valioso. Para optimizar su uso, las observaciones están programadas de una manera que aprovecha al máximo el uso del telescopio, de acuerdo con las condiciones del cielo existentes. La llamada observación-en-cola implica que haya muchos programas activos simultáneamente, y se ejecutan según su prioridad científica, teniendo en cuenta sus necesidades en materia de las condiciones de observación.

El GTC utiliza un sistema de control de la operación muy avanzado, y altamente fiable. A través de un programa de mantenimiento preventivo diseñado para localizar posibles fallos antes de que ocurran, garantizando que el tiempo de inactividad causado por dichos fallos en el sistema sea el mínimo.

Parte del mantenimiento preventivo se enfoca en garantizar que los espejos permanecen limpios para que reflejen la luz de manera óptima. ¡Esto en la práctica no es tan sencillo como suena! Los espejos del telescopios se limpian regularmente usando nieve pulverizada de CO2. Y aproximadamente cada dos años los segmentos del espejo se desmontan del telescopio para ponerles un nuevo recubrimiento reflectante de aluminio en su superficie.

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icon GTC en números

  • Peso total del telescopio en movimiento = 400 toneladas
  • Peso del espejo primario = 17 toneladas
  • Área colectora efectiva = 73 m2
  • Longitud focal efectiva = 169.9 m
  • Escala de placa = 0.82 mm / arcsec
  • Foco Cassegrain
    • Peso del equipo colgando del rotador = 2400 kg
    • Campo de visión = 15 minutos de arco de diámetro
  • Foco Cassegrain doblada
    • Peso del equipo colgando en los rotadores = 1000 kg cada uno
    • Campo de visión = 5 minutos de arco de diámetro
  • Foco Nasmyth
    • Peso del equipo colgando de los rotadores = 2400 kg cada uno
    • Peso del instrumento con un soporte de apoyo segundo = 7500 kg cada uno
    • Campo de visión = 20 minutos de arco de diámetro
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Roque de los Muchachos Observatory (Imagen gracias a Gianni Tessicini).

 

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icon Ubicación

 

El GTC está situado en el Observatorio del Roque de los Muchachos en la isla de la Palma. Las coordenadas son: Latitud: 28º 45’ 24’’ N y Longitud: 17º 53’ 31’’ W, a una altura de unos 2300 metros sobre el nivel del mar.


Ver mapa grande

 

El Observatorio del Roque de los Muchachos (ORM) es uno de los lugares de observación de primera clase en el mundo, y sin duda el mejor lugar en Europa para realizar observaciones astronómicas en el rango óptico e infrarrojo. Es por esa razón que GTC se construyó en este lugar. El ORM está administrado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Más datos sobre el ORM se puede encontrar aquí.

El ORM se caracteriza por sus condiciones climáticas generalmente buenas y estables que son favorable para las observaciones astronómicas. Al estar situado por lo general por encima de la capa de inversión atmosférica, donde las nubes tienden formase, implica que la mayoría de los días el observatorio cuenta con cielos despejados. Pero igualmente importante es la baja turbulencia atmosférica que permite aprovechar la muy buena calidad de imagen del telescopio con la mínima alteración de la atmósfera.

Los grandes telescopios como el GTC se construyen con el fin de estudiar los objetos más débiles en el cielo. Obviamente, la luz de los vehículos y del alumbrado público afectan el trabajo de los telescopios. Por lo tanto, con el fin de proteger los cielos nocturnos de la contaminación lumínica se diseñó la Ley de Protección del Cielo. Esta ley fue establecida hace varios años y ha ayudado a asegurar que el ORM sigue siendo un observatorio astronómico de alta calidad para los años venideros.

A través de los años varios telescopios han sido construidos en el ORM, y muchos países han ayudado a dar forma al observatorio astronómico y a su excelencia.

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icon Vamos comparar

 

Cuando se dan detalles sobre tamaños y medidas de algo, a menudo es difícil entender las dimensiones hasta que tratamos de convertir las medidas a la escala humana. Por ejemplo: un bosque tan grande como diez campos de fútbol; una distancia tan grande que nos llevaría un año en un coche para llegar allí; un insecto tan pequeño que podía descansar sobre la cabeza de una aguja. Comparando podemos apreciar mejor la magnitud de las cosas. Esto es lo que ahora vamos a tratar de hacer para el caso del GTC.

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Un telescopio como el Gran Telescopio CANARIAS (GTC), teniendo en cuenta los requisitos para su correcto funcionamiento y debido a el número de componentes que lo forman, se puede comparar con un montón de cosas. Para tener una idea de la enorme capacidad de observación del GTC, podemos comparar su poder de visión a 4 millones de ojos humanos y, con ella, podríamos distinguir los faros de un coche a unos 20.000 km de distancia, o a la distancia que separa España de Australia. La estructura del telescopio tiene una altura de 41 m, 6 metros menos que la Estatua de la Libertad en Nueva York. La base del edificio que contiene la cúpula debe soportar un peso total de 500 toneladas, comparable a una manada de 62 elefantes.

El GTC cuenta con un espejo primario de unos 10.4 m de diámetro, compuesto por 36 segmentos de alrededor de 450 kg cada uno. En otras palabras, sólo uno de estos segmentos de espejo tiene el peso similar al de un toro. Sin embargo, a pesar de su peso, el espesor de cada segmento no exceda de 8 cm. Espejos primarios con menor diámetro en general, tales como el de la Very Large Telescope (VLT), de 8.2 m, ubicado en Cerro Paranal (Chile), puede tener hasta 17.5 cm de espesor, y por lo tanto el espejo GTC es muy delgada para su tamaño.

Una de las peculiaridades más llamativas de los espejos del GTC es la dedicación con el que han sido diseñados y producidos. El límite del error de pulido para el material vitro-cerámica no puede exceder de 15 nanómetros, o 3000 veces más pequeñas que un cabello humano (un nanómetro es una milésima de micra, o mm 0.000001), mientras que cualquier irregularidad no puede ser superior a 90 nm. El pulido de la superficie de los espejos alcanza esta precisión casi perfecta. En comparación, si el espejo fuera tan grande como la Península Ibérica, la "montaña" más alta sería sólo unos pocos centímetros de altura!

El principal material del espejo del telescopio es el Zerodur, un material similar al que se utiliza para la fabricación de vitro-cerámicas. Una característica crucial de Zerodur es su bajo coeficiente de expansión, la cual implica que las variaciones de temperatura en el telescopio no tienen ningún efecto en el sistema óptico.

A pesar del tamaño y el gran peso del espejo segmentado, todos los componentes deben estar a una misma distancia, unos de otros, de sólo 3 mm y se mantienen en su lugar con una tolerancia muy alta. Esto se logra a través de un sistema de sensores y posicionadores que continuamente mantiene los espejos en su posición perfecta.

La construcción del GTC ha supuesto numerosas piezas y constituye un importante logro de ingeniería. Por ejemplo, la estructura metálica de la cúpula está compuesta de aproximadamente 59000 piezas: unos 16000 tornillos (4000 kg), unas 43000 tuercas (1500 kg) y unos 450 kg de arandelas.

Como detalle final, se observa que los más de 400 toneladas de telescopio y la instrumentación está soportado en sólo una capa muy fina de lubricante. El telescopio "flota" en el aceite hidráulico, proporcionando un movimiento muy suave que requiere poca fuerza. El telescopio puede ser movido por un ligero empuje de la mano!

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Last modified: 05 July 2017