El telescopio T250 del Observatorio Astrofísico de Javalambre está a punto de recibir su "primera luz" del cosmos con la cámara Pathfinder
El Observatorio Astrofísico de Javalambre (OAJ) sigue completando fases para poder iniciar la explotación científica de su telescopio principal, el T250, que está ya a punto de recibir su "primera luz" del cosmos con la cámara JPAS-Pathfinder. Este instrumento ha terminado de instalarse en el telescopio en los últimos días y se espera que pueda empezar a recibir las primeras imágenes del universo a finales de este año o principios del próximo, según ha indicado Antonio Marín, responsable de instrumentación científica del Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (Cefca).
Con esta cámara se captará lo que los astrónomos llaman "primera luz", es decir, la primera imagen que se registre con el instrumento de observación. Está previsto que esto tenga lugar a finales de este mes o principios de enero. "Será entonces cuando la Pathfinder reciba luz del cielo nocturno por primera vez, registrando quizás un fotón que salió de alguna galaxia lejana y que ha viajado por el cosmos durante millones de años hasta llegar al pico del Buitre", afirma emocionado Marín sin ocultar que se trata de un hito importantísimo para estas instalaciones científicas y la astrofísica en general.
La comunidad científica aguarda con una gran expectación que culmine esta última fase de puesta en marcha del proyecto JPAS, que permitirá hacer un cartografiado del universo para estudiar cuestiones como la energía oscura, uno de los grandes retos de la física del siglo XXI que cobra cada vez más importancia para la ciencia.
Mientras el equipo de observación pequeño del OAJ, el T80, se encuentra ya a pleno rendimiento, el telescopio más grande con un espejo de dos metros y medio, el T250, tiene acoplada ya la primera cámara científica con la que operará. Está previsto que reciba su primera luz a finales de este año o a principios del que viene, en función del tiempo que se tarde en hacer el equilibrado del telescopio.
Es una de las fases más emocionantes del proyecto que se va a desarrollar desde el OAJ y hacia el que tiene puesta su atención la comunidad científica en todo el mundo, tal como puso de manifiesto un artículo aparecido hace unas semanas en la prestigiosa revista Nature. Un proyecto, además, sobre el que ha depositado su confianza la Agencia Espacial Europea, ya que Teruel tendrá una participación importantísima en la misión espacial Euclid a través del Observatorio de Javalambre.
Buscando un símil que permita entender lo que se está haciendo en estos momentos en el OAJ, la cámara del telescopio es como la retina en los ojos humanos, es decir, la parte sensible a la luz que capta las imágenes y que es lo que queda pendiente de ser puesto en funcionamiento.
Puesta a punto
En octubre llegó la cámara JPCam hasta Javalambre, pero su puesta a punto en las instalaciones científicas llevará varios meses. Previamente será otra cámara, la JPAS-Pathfinder, la que empezará a operar con el telescopio y la que arrojará los primeros datos científicos.
Es ese instrumento, conocido como cámara de primera luz, el que acaba de ser acoplado en el telescopio T250, lo que supone haber culminado otra fase definitiva en la puesta en marcha del Observatorio de Javalambre.
Antonio Marín explicó que el acoplamiento culminó en los últimos días tras un minucioso proceso que ha llevado cerca de dos meses al tratarse de un equipamiento muy sensible. "Se trata de una cámara similar a la que integra el telescopio T80 pero modificada y adaptada para poder funcionar a pleno rendimiento en el T250. Aunque no es tan poderosa como lo será JPCam, la Pathfinder nos permitirá, en su primera fase de operación, realizar una serie de ajustes de precisión que son imprescindibles para garantizar la máxima calidad en las imágenes tomadas con el T250. Una vez finalizada la fase de puesta a punto y optimización, la cámara Pathfinder comenzará a tomar los primeros datos científicos con el telescopio T250", afirma el científico.
En este sentido, el responsable de instrumentación del Cefca destaca que la colocación de esta cámara supone un "enorme hito para el observatorio ya que dará el pistoletazo de salida a la explotación científica de nuestro mayor telescopio". Su funcionamiento se espera que permita demostrar el enorme potencial que tiene el T250 antes de que se coloque la JPCam, que es la segunda cámara más grande del mundo.
La Pathfinder es una cámara mucho más pequeña, equiparable a la del telescopio T80, y su principal diferencia es la óptica. La lente es distinta porque ha sido diseñada para observar con el telescopio grande, y su peso también es muy inferior, puesto que solo pesa 90 kilos frente a la tonelada y media que pesará el instrumento definitivo que se instale con la JPCam.
La colocación de la Pathfinder es fundamental para poder instalar posteriormente la otra cámara. Al ser un instrumento de alta calidad permitirá realizar la verificación científica del T250, cuenta Marín. "Una vez afinados todos los instrumentos iniciaremos la toma de datos de calidad científica, comenzando así la primera fase de explotación científica del T250 hasta la llegada de JPCam al telescopio", comenta el responsable de instrumentación del Cefca.
El equipo de este proyecto científico ha concebido la cámara Pathfinder que precederá a la definitiva con dos objetivos principales. En primer lugar, Marín comenta que permitirá "poner a punto el complejo sistema de actuadores de JPCam, sistema cuyo ajuste de precisión supone un reto a nivel de control de calidad de imagen en tiempo real y de control de sistemas mecánicos y electrónicos".
A este respecto, el científico recuerda que "la estrategia de control de calidad de imagen que se emplea en el T250 es pionera y ha sido desarrollada desde cero en el Cefca". Al no haber precedentes en esta materia, asegura que "no es sencillo estimar el tiempo que será necesario para concluir su ajuste fino en telescopio, aunque esperamos poder finalizar esta fase en dos o tres meses".
Datos científicos
Tras esta fase de puesta a punto, la Pathfinder comenzará a producir datos científicos con el T250. Una vez hecha la verificación científica, Marín comenta que se llevarán a cabo varios proyectos científicos propuestos por los miembros de la colaboración J-PAS. "Entre ellos está el de demostrar la potencia y viabilidad científica del cartografiado J-PAS y su novedosa propuesta observacional. Para ello se llevará a cabo un "mini-JPAS" observando una pequeña región del cielo con un subconjunto de filtros J-PAS", afirma.
Para hacer las pruebas de aceptación del telescopio se emplearon cámaras de ingeniería que ofrecen prestaciones muy limitadas, explica el astrofísico, nada que ver con lo que es la Pathfinder.
Sobre las cámaras comerciales empleadas para la aceptación del T250 comenta que se trata de equipos de pequeño formato que pueden moverse por el plano focal del telescopio para verificar sus prestaciones "punto a punto, pero no fueron diseñadas para tomar imágenes de calidad".
Esas imágenes de calidad científica podrán tomarse ahora con la Pathfinder, si bien previamente será preciso un "ajuste fino del equilibrado del telescopio".
En este sentido, Marín apunta que hay que tener en cuenta que el telescopio de mayor tamaño de Javalambre donde va esta cámara pesa más de 46 toneladas y que "para poder operar con la precisión necesaria, debe estar perfectamente balanceado". Eso significa que una vez equilibrado, "una persona debería poder mover el telescopio a mano".
"Esto requiere un ajuste muy preciso en la distribución de pesos final de todo el sistema", afirma el astrofísico, quien incide en que si no surgen imprevistos en esa delicada tarea, la Pathfinder estaría preparada para registrar su "primera luz a lo largo del mes de diciembre o principios de enero".
Hay que tener en cuenta que el T250 se diseñó para trabajar con una cámara que pesa 1.500 kilos mientras que la que se va a instalar ahora pesa solo 90 kilos. Si se instalara tal cual, con tan poco peso, quedaría desequilibrado y haría imposible su movimiento.
Compensación del peso
Marín señala que para compensar el peso se ha recurrido a instalar en la Pathfinder un sistema de contrapesos especialmente diseñados para su funcionamiento. De esta forma el instrumento de registro de las imágenes tendrá un peso equivalente, a la vez que su distribución, al que el telescopio espera cuando se instale la JPCam. Todo ello obliga a tener que realizar procesos de ajuste más finos de lo que uno pudiera imaginarse.
Un detector CCD de 85 millones de píxeles de altas prestaciones
La cámara Pathfinder o de "primera luz" instalada en el T80 dispone de un detector CCD de 85 millones de píxeles de altas prestaciones, explica Antonio Marín, quien precisa que podrá montar además algunos filtros ópticos de J-PAS, hasta siete de forma simultánea.
La cámara ha sido anclada al T250 a través del propio sistema de actuadores de JPCam. "Con estas características, la Pathfinder será capaz de tomar imágenes de calidad comparables a las que proporcionará JPCam, aunque con un único detector CCD", afirma el responsable de intrumentación científica del Cefca, quien recuerda que JPCam está equipada con un mosaico de 14 detectores CCD idénticos al colocado ahora y un total de 1.200 millones de píxeles. "Se podría decir que JPCam será equivalente a 14 cámaras como la Pathfinder", comenta Marín.
Trabajos de elevada complejidad y con cierto riesgo técnico
Los instrumentos científicos que se están instalando en el Observatorio Astrofísico de Javalambre son tan sofisticados que su puesta a punto requiere de trabajos de elevada complejidad que no están exentos tampoco de un cierto riesgo técnico, según reconoce el responsable de instrumentación del Cefca Antonio Marín. A pesar de ello, el reto es poder instalar la cámara JPCam a mediados de 2017, aunque eso tampoco estará exento de cierta complejidad.
La cámara principal JPCam que llegó en octubre al Pico del Buitre se encuentra en la sala limpia del OAJ para su puesta a punto. "Se están realizando ahora una serie de inspecciones, pruebas de seguridad y verificaciones de funcionalidad imprescindibles antes de pasar a una segunda fase de ajustes de alta precisión", afirma Marín.
Recuerda en este sentido que JPCam es "un instrumento extremadamente complejo y sensible y su puesta a punto y optimización es una tarea compleja que requiere meses de trabajo".
La previsión es que una vez que el equipo de ingenieros del Cefca y del OAJ concluya esta fase, JPCam estará lista para ser acoplada al telescopio T250. Para ello habrá que desmontar la Pathfinder del T250 y se procederá al primer aluminizado de los espejos del telescopio, que consiste en retirar la capa sucia de los espejos para depositar una nueva y conseguir así una mayor optimización de las observaciones nocturnas.
"El objetivo es tener el T250 al 100% cuando comience a observar con JPCam. La instalación de JPCam en el telescopio está prevista para mediados del año que viene, aunque cumplir con este objetivo supone un autentico reto", aclara el científico.
A este respecto, Marín incide en que se trata de trabajos de una "elevada complejidad y que no están exentos de un cierto riesgo técnico". Se trata de prototipos, no de instrumentos producidos en serie, es decir, que se han diseñado y fabricado por primera y única vez para cumplir con la misión específica del proyecto científico que van a desarrollar.
"Las exigencias científicas del proyecto se traducen en múltiples ocasiones en exigentes requerimientos que suponen auténticos retos tecnológicos", comenta Marín, quien recuerda que en el OAJ se combinan equipos muy pesados que se moverán con suma precisión. "El T250 pesa más de 46 toneladas de peso y, para apuntar correctamente a una estrella o galaxia debemos moverlo con precisiones del orden de milésimas de milímetro", argumenta.
Autor: F.J.M. Teruel