SPHERE, el nuevo instrumento de VLT

Como diría el Profesor Farnsworth (Futurama), Good news everyone! SPHERE es el nuevo instrumento que ya está usando el VLT (Very Large Telescope), instalado en el observario Paranal de ESO, European Southern Observatory, y ya ha dado la primera imagen. El VLT es el telescopio óptico más avanzado del mundo y cuenta con cuatro telescopios unitarios con espejo primario de 8,2 metros de diámetro más cuatro telescopios auxiliares móviles de 1,8 metros de diámetro. y una multitud de instrumentos entre ellos. Estos cuatro telescopios pueden funcionar de manera independiente, como instrumento incoherente (cuatro haces de luz) y de forma conjunta como instrumento coherente en modo interferométrico consiguiendo resoluciones de imagen 25 veces más precisas que con los telescopios individuales de mayor tamaño. 

Algunos de los instrumentos con los que cuenta el VLT son cámaras multibanda, espectrógrafos equipados con óptica adaptativa y espectrógrafos multiobjeto de alta resolución. La suma de estos instrumentos consigue que el VLT «vea» desde el espectro de 300 nanómetros de longitud de onda (ultravioleta profundo) hasta los 20 micrómetros (infrarrojo medio). 

Cada uno de los cuatro telescopios tiene su nombre, Antu, Kueyen, Melipal y Yepun, y cada uno cuenta con diferentes instrumentos, entre ellos encontramos: 

• Antu:
  • FORS 2: reductor focal y espectrógrafo de baja dispersión con de multi-objetos.
  • CRIRES: espectrógrafo Echelle de infrarrojo criogénico con óptica adaptativa asistida y altísima resolución. 
  • Guest focus: hueco disponible para los instrumentos visitantes, como ULTRACAM o DAZZLE.
• Kueyen:
  • X-Shooter: espectrómetro de gran ancho de banda diseñado para explorar las propiedades de fuentes raras, inusuales o no identificados.
  • FLAMES: espectrógrafo de multi-elementos de fibra de grandes superficies es una unidad de conexión de fibra de multi-objetos para UVES y GIRAFFE (este instrumento permite analizar cientos de estrellas en galaxias cercanas).
  • UVES: espectrógrafo Echelle para ultravioleta y luz visible.
• Melipal:
  • VISIR: espectrómetro de imágenes de infrarrojo medio.
  • ISAAC: espectrómetro infrarrojo cercano y el conjunto de cámaras.
  • VIMOS: espectrógrafo de luz visible multi-objeto, ofrece imágenes visibles y espectros de hasta 1.000 galaxias en una hora en un campo de 14 x 14 minutos de arco de visión.
• Yepun:
  • SINFONI: espectrógrafo para las observaciones de campo integral en infrarrojo cercano con óptica adaptativa.
  • HAWK-I: generador de imágenes de alta resolución en banda K.
  • NACO: cámara de infrarrojo cercano con sistema de óptica adaptativa, este sistema produce imágenes infrarrojas tan nítidas como las tomadas en el espacio e incluye coronagráficas y polarimétricas.

Funcionamiento del nuevo instrumento SPHERE.

Bien, pues ya toca presentar a nuestro protagonista más detenidamente, SPHERE, Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (búsqueda de exoplanetas con espectro-polarimetría de alto contraste), es un sistema de óptica adaptativa de alto contraste dedicada al descubrimiento y estudio de los exoplanetas. Uno de los puntos fuertes de SPHERE es su óptica adaptativa extrema (XAO) que permite corregir las deformaciones que provoca la atmósfera y conseguir así mejor contraste y nitidez de la imagen.  Otra de las técnicas que aplica es un coronógrafo que bloquea la luz de la estrella para aumentar el contraste de la imagen y permitir ver mejor al exoplaneta. También usa imagen diferencial para discernir mediante la polarización y el color, la estrella del planeta. SPHERE combina los siguientes tres instrumentos de plano focal de generación de imágenes diferenciales:

• ZIMPOL: un innovador polarímetro diferencial de infrarrojo muy cercano que permitirá detectar planetas.

• IFS: espectrógrafo de campo que trabaja en la banda J. El IFS permitirá superar los límites del contraste en un factor de 10 de la imagen diferencial convencional.
• IrDI: proporciona imágenes simultáneas en dos canales en las bandas NIR J, H y K.

Una de las mejores imágenes generadas por SPHERE muestra el anillo de polvo alrededor de la estrella HR 4796A.

La detección de exoplanetas se ha realizado con técnicas que usan el efecto Doppler ya que la detección de planetas por la luz que reflejan o la caída de luz de la estrella cuando un planeta pasa entre esta y nosotros es realmente compleja. SPHERE nos va a permitir adentrarnos en la observación directa de planetas extrasolares como nunca antes en la historia. Aunque es cierto que SPHERE está destinado a la búsqueda de exoplanetas gigantes que orbiten cerca de sus estrellas anfitrionas.

SPHERE fue ensamblado en Europa, en diciembre de 2013 pasó las pruebas y fue enviado a Chile, ahora mismo está instalado en el telescopio número 3. El reeensamblaje ha sido tan delicado que hasta este pasado mes de mayo no se completó. 

Aún nos quedan tres instrumentos en desarrollo que esperamos que en los próximos meses o años salgan a la luz. Entre ellos están:

• KMOS: espectrómetro de infrarrojo criogénico multi-objeto destinado principalmente para el estudio de galaxias distantes.
• MUSE: un gran explorador espectroscópico 3D que proporcionará un espectro visible completo de todos los objetos contenidos a través del Universo.
• ESPRESSO: espectrógrafo de nueva generación de alta resolución, capaz de detectar planetas similares a la Tierra.

Aunque llevamos varios años buscando exoplanetas, cada año somos capaces de encontrar más. Este nuevo instrumento acelerará un poco más el proceso y, tal vez, terminemos encontrando un planeta que albergue vida. 

Víctor Pascual del Olmo

Referencias:

http://www.mpia.de/SPHERE/index.php

http://www.eso.org/public/spain/teles-instr/paranal/

http://www.eso.org/public/spain/news/eso1417/

Víctor Pascual