Colaboran científicos mexicanos con el Gran Telescopio Canarias
Por Ana Luisa Guerrero
México, DF. 17 de noviembre de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- ¿Qué hay más allá de nuestra galaxia?, ¿cómo son las nebulosas extragalácticas?, ¿cuáles son las propiedades de los objetos que las conforman?, ¿cómo evolucionan las estrellas? Son algunas de las preguntas que podrán responderse gracias al instrumento óptico Megara que construyen científicos mexicanos en colaboración con colegas de España.
Durante los últimos cinco años, investigadores del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), del Centro de Investigaciones en Óptica (CIO) y del Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial (Cidesi) —todos pertenecientes al Sistema de Centros Públicos de Investigación del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt)— participan en el proyecto Megara, acrónimo de Multi-Espectrógrafo de Alta Resolución para Astronomía que se instalará en el Gran Telescopio Canarias (GTC), cuyos trabajos lidera la Universidad Complutense de Madrid y en los que también participan la Universidad Politécnica de Madrid y el Instituto Astrofísico de Andalucía.
Esta herramienta será única a nivel mundial pues tiene el propósito de estudiar diferentes objetos, podrá captar imágenes de la emisión de la red cósmica y observar el gas situado entre las galaxias distantes, al tiempo que dará detalles de la composición química y el movimiento de estrellas de manera individual.
Los centros públicos de investigación Conacyt realizan el trabajo de diseño, fabricación y pruebas de la óptica y la optomecánica, así como del criostato; en tanto que la parte española se enfoca en el diseño mecánico, en el software y el hardware, así como de los sistemas de control.
Se tiene proyectado que el instrumento se instale en el telescopio en junio de 2017, por lo que a principios del próximo año comenzarán a hacerse las pruebas en el laboratorio para afinar detalles, por lo que los científicos mexicanos están en el proceso de terminar los 73 componentes de alta precisión que tienen bajo su responsabilidad.
Reunidos en un consorcio interinstitucional —en el que también intervienen las compañías españolas Fractal, AVS y GMV, la francesa SEDI, la estadounidense Wasatch Photonics y la alemana AMUS—, la construcción del espectrógrafo para el telescopio de 10.4 metros de diámetro del espejo primario contempla configuraciones de baja, media y alta resolución, de ahí su complejidad.
Versatilidad
En la antigua Grecia, Megara fue la ciudad en la que sus habitantes eran muy generosos en sus edificaciones, pues las levantaban con el propósito de que perduraran en el tiempo. Hoy en día, el proyecto Megara tiene la ambición de ofrecer espectroscopia de campo integral y multiobjeto a través del uso de 100 posicionadores robóticos y de rejillas holográficas de difracción como elementos dispersores. Además tendrá una unidad de campo integral formada por un arreglo de fibras ópticas, que se instalará en el plano focal del telescopio.
Por estas características, Megara permitirá ver las propiedades a detalle de los objetos extendidos en la Vía Láctea y en las galaxias cercanas.
La doctora Esperanza Carrasco Licea, investigadora responsable del proyecto en el INAOE, explica que el instrumento ofrecerá resoluciones de seis mil a 20 mil, lo que permitirá tomar imágenes bidimensionales y estudiar objetos individuales que están agrupados, como cúmulos de estrellas o de galaxias agrupadas gravitacionalmente.
La investigadora dice a la Agencia Informativa Conacyt que la versatilidad de Megara es su mayor característica, debido a que en su mayoría los instrumentos ópticos se construyen para estudiar cierto tipo de objetos, pero en este caso el propósito es analizar diferentes objetos.
"Con este instrumento podremos observar muchos tipos de objetos, para el caso de la espectroscopia bidimensional son objetos extendidos como nebulosas de galaxias cercanas o nebulosas planetarias", dice.
Uno de los proyectos principales, indica, es estudiar la historia de la formación estelar en nuestra galaxia, aunque no será el único porque los científicos también están interesados en conocer cómo evoluciona la formación de estrellas.
Hecho en México
La coautora del libro Del Sol a los confines del sistema solar detalla que el INAOE y el CIO tienen la responsabilidad de hacer la óptica, lo que representa un gran reto tecnológico porque cada lente es de un material diferente y con especificaciones particulares, exigiendo óptica de precisión para áreas muy grandes.
Y es que los componentes se realizan con materiales nunca antes utilizados, tal es el caso del fluoruro de calcio, que es muy sensible y por lo tanto difícil de manejar; pero también el hecho de que son de diámetros grandes con características muy exigentes, entre ellas el que sean de primera calidad.
La investigadora, que realizó sus estudios de doctorado en la Universidad de Durham, en Reino Unido, recuerda que la participación de México en este ambicioso proyecto se debe a que forma parte del consorcio del GTC y que, a través del Conacyt, el país es socio del telescopio con una participación de cinco por ciento.
Con cierta periodicidad, los grandes telescopios hacen llamados a la comunidad para conocer los instrumentos que les interesan; cuando los científicos se manifiestan, la entidad que opera el telescopio emite una convocatoria para que se presenten propuestas de elaboración con las características que el instrumento debe cumplir.
"Nosotros hicimos un consorcio con la Universidad Complutense de Madrid, el Instituto de Astrofísica de Andalucía y la Universidad Politécnica de Madrid presentando una propuesta de instrumento. En la primera etapa planteamos estudios de viabilidad; cuando la pasamos nos financiaron la siguiente, basada en el diseño conceptual, y en esa etapa se compite con otros proyectos, siendo un panel internacional de expertos el que califica la viabilidad de cada una, esa etapa la ganamos y nos financiaron la tercera, que es la construcción y puesta en marcha", detalla.
Trabajo de quirófano
La precisión que conlleva realizar este instrumento ha hecho que los investigadores del CIO que participan en este proyecto realicen labores tan delicadas e higiénicas que resultan similares a las que ejecutan los médicos en los quirófanos.
El proceso de fabricación exige que el laboratorio controle a la perfección la temperatura y sea muy cuidadoso con la limpieza debido a que la presencia de polvo puede ser un factor desastroso en la manufactura de las películas antirreflectoras.
En entrevista, el ingeniero José de la Luz Hurtado, responsable de Megara en el Centro de Investigaciones en Óptica, explica que están a cargo de nueve lentes principales, de las cuales cuatro son de fluoruro de calcio con diámetros que van hasta los 274 milímetros y espesores de 62 milímetros; es decir, ópticas con tolerancias muy críticas tanto en los radios como en las figuras.
En la parte de películas se desarrollan diseños especiales porque manejan espectros muy amplios que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo, entre los 370 y hasta los 980 nanómetros, con una eficiencia en reflectancia menor a 1.3 por ciento.
Recubrimientos.Además tienen bajo su responsabilidad el recubrimiento de 12 placas de sílica y 24 prismas, los cuales trabajarán con el sistema de lentes que están siendo fabricados en el INAOE y cuya particularidad es que serán adheridas en pares por medio de un gel especial.
"Para las películas estamos utilizando un equipo de última generación, cuya característica es mantener el control de la temperatura para que la variación sea perfectamente controlable. Una de las características del fluoruro de calcio es la sensibilidad a los choques térmicos, por lo que debemos ser muy cuidadosos con ello", asevera.
Actualmente, añade el ingeniero José de la Luz Hurtado, han concluido cuatro lentes y están en el proceso de elaboración de aquellas que son hechas con el fluoruro de calcio y que se han dejado al final para evitar la contaminación con otros materiales.
Por su parte Carlos Javier Martínez Castro, coordinador de procesos del CIO para este proyecto, hace énfasis en lo cuidadosos que son en el manejo de las piezas porque no se permite ningún margen de error.
"Cada lente lleva una serie de elementos (llamados másters) para estar probando la superficie; esos equivalen a ser otra lente, aunque no van dentro del sistema, con las que se evaluarán interferométricamente porque este proyecto está pidiendo tolerancias muy altas en longitudes de onda", detalla.
Ambos ingenieros coinciden en que el trabajo que desarrollan conlleva grandes riesgos, sobre todo en el uso de materiales tan delicados y costosos, pues señalan que el costo de las piezas todavía sin trabajar de fluoruro de calcio oscila en los ocho mil dólares.
Además han tenido que perfeccionar los procesos en la parte de manufactura de ópticas alternas de alta precisión e incluso hacer desarrollo para la medición de superficies que son de grandes dimensiones.
La participación del Cidesi es reciente pero no por ello menos importante, debido a que está encargado de fabricar los barriles en los que se depositan las lentes de la cámara, que tienen su grado de dificultad debido a que son diámetros pequeños de 30 centímetros. Esta responsabilidad recayó en este centro por ser especialista en mecánica de muy alta precisión.
Grandes beneficios
Megara será la punta de lanza entre los instrumentos ópticos, por lo que la participación de México es muy prometedora pues, además de darle visibilidad internacional, le permitirá contar con tiempo garantizado de observación en el GTC, el cual es muy competido por la comunidad astronómica internacional; en palabras de la doctora Carrasco Licea, ello representa un privilegio porque se tiene tiempo seguro en el mejor instrumento y el mejor telescopio.
El consorcio en el que participan los centros públicos de investigación mexicanos tendrá 330 horas de observación, si el instrumento es entregado en la fecha indicada (junio de 2017).
A la par, la presencia de México en Megara le ha atraído otros proyectos. Durante las presentaciones que se han hecho, al INAOE han llegado otras propuestas como el caso de la Universidad de Oxford, en Inglaterra, para que realicen la óptica de un instrumento para el telescopio William Herschel.
Para la investigadora, egresada de licenciatura y maestría de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), la experiencia que le deja este trabajo es demostrar que los mexicanos trabajan bajo estándares internacionales, y la oportunidad de participar en grupos de investigación que se enriquecen con la participación de instituciones de diversos países, donde cada una aporta conocimientos y experiencias.
"Los institutos se dan cuenta que vale la pena participar en esto porque uno aprende, nos da presencia internacional, pero sobre todo que el prestigio internacional está de por medio. Es muy sano colaborar con otros centros que también les interesa este tipo de cosas", concluye.
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