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Un equipo de investigadores y tecnólogos de Granada, Madrid y Tenerife
ha participado en el desarrollo del instrumento DESI.
El Instrumento Espectroscópico para el estudio de la Energía Oscura,
DESI (de sus siglas en inglés Dark Energy Spectroscopic Instrument), es
un aparato excepcional diseñado para mejorar nuestra comprensión del
papel que juega la misteriosa energía oscura en la historia de la
expansión del Universo. DESI se montará en el telescopio Mayall de 4
metros situado en el Observatorio Nacional de Kitt Peak, cerca de Tucson
en Arizona y realizará el mapa tridimensional del Universo más profundo
en el espacio y en el tiempo hasta la fecha. El mapa revelará cómo la
energía oscura y la gravedad han competido a lo largo del tiempo, desde
el origen del Universo, para dar forma a cómo se agrupan las galaxias y
la materia oscura en las escalas más grandes.
La colaboración internacional formada por doscientos físicos y
astrónomos y que tiene su sede central en el Lawrence Berkeley National
Laboratory (LBNL) en California, ha logrado un hito al haber aprobado el
Departamento de Energía (DOE) de los Estados Unidos, y financiado con 56
Millones de dólares, la construcción del experimento después de la
llamada “Decisión Crítica 2” (CD-2). El grupo español
“Granada-Madrid-Tenerife” (GMT) que participa en DESI está compuesto por
el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) en Granada, el
Instituto de Física Teórica (IFT UAM-CSIC) y la Escuela Politécnica
Superior (EPS UAM) del Campus de Excelencia Internacional UAM+CSIC en
Madrid, y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) en Tenerife.
Algunos de los científicos que participan son Francisco Prada y Antonio
González-Arroyo del IFT, Guillermo González de Rivera y Javier Garrido
de la EPS, Carlos Allende Prieto, Juan Betancort-Rijo, y Jose Alberto
Rubiño del IAC; así como el tecnólogo Justo Sánchez y el Ingeniero
Santiago Becerril del IAA, los ingenieros del IAC José Peñate y Vicente
Sánchez, y el ingeniero Nasib Fahim de la EPS UAM.
El objetivo de DESI de estudiar en detalle la naturaleza de la energía
oscura se conseguirá a través de la medida de los corrimientos al rojo
de más de 30 millones de galaxias y cuásares. El corrimiento al rojo es
el desplazamiento del espectro de un objeto astronómico distante hacia
longitudes de onda más grandes (más rojas); y es una medida directa de
la expansión del Universo desde que la luz se originó en una galaxia o
cuásar hasta que nos llega a la Tierra. Cuanto mayor es el
desplazamiento al rojo, más lejano, y antiguo es el objeto celeste. Para
capturar la luz cuyo viaje comenzó hace doce mil millones de años,
tiempo que corresponde a un corrimiento al rojo de 3.5, cuando el
Universo tenía menos de un séptimo de su edad actual.
Otros estudios relevantes que podrá llevar a cabo DESI son comprobar la
exactitud de la Relatividad General de Einstein, “pesar” la masa total
de los neutrinos en el Universo, de forma que se podría saber cuál de
los tres tipos conocidos de neutrinos es el más pesado; así como
comparar modelos de la época inflacionaria cuando el Universo se
expandió exponencialmente en una fracción de segundo después del Big
Bang.
Trazando el Universo en tres dimensiones
La tecnología de DESI es tan intrigante como su ciencia. El
espectrógrafo DESI de 5 toneladas de peso se montará en el telescopio
Mayall de 375 toneladas. El extremo superior del telescopio será
reemplazado con el corrector óptico y el plano focal de DESI. El
corrector consta de seis lentes, cada una de un metro de diámetro, que
concentrarán la luz del espejo de 4 metros del telescopio Mayall en el
nuevo plano focal.
El plano focal de DESI, de 80-cm de diámetro, constará de 5.000
diminutos brazos robóticos, cada uno con una fibra óptica. Los robots
posicionarán las fibras ópticas para capturar el espectro de la luz de
las galaxias o los cuásares. Después de una exposición de 20 minutos, el
telescopio apuntará a un nuevo trozo del cielo; y en menos de un minuto
los robots rotarán y cambiarán la posición de las miles de fibras
ópticas para tomar una nueva exposición. Esta secuencia se repetirá
durante toda una noche de observación, y durante los 5 años de operación
de DESI en el telescopio Mayall.
En 2016 se instalará en el telescopio Mayall una pequeña versión del
instrumento llamada ProtoDESI con 10 robots posicionadores de fibras.
También se validará la placa focal que se ha diseñado en el IAA en
Granada, en colaboración con el LBNL de Berkeley, para lo cual se
construyó un prototipo fabricado por la empresa Italiana ADS que se
caracterizó en el laboratorio de metrología del IAC en Tenerife.
El equipo de ingenieros y tecnólogos de Granada y Madrid desarrollaron,
desde 2010 hasta el 2014, el diseño, fabricación, y pruebas de
laboratorio de dos prototipos de los robots para un proyecto precursor
de DESI, llamado BigBOSS, y para DESI, en colaboración con la empresa
AVS en el País Vasco, el grupo del Profesor Jean-Paul Kneib en la
Escuela Politécnica Federal de Lusana (EPFL) y las empresas MPS y
Micro-motor, ambas del Grupo Faulhaber, en Suiza.
La clave para el éxito de DESI es su sólida colaboración científica, que
cuenta con el apoyo de muchas organizaciones, entre ellas 31
universidades y 18 instituciones gubernamentales y privadas, tanto
estadounidenses como extranjeras, entre ellas cinco laboratorios
nacionales del DOE en EE.UU. A partir del año 2019, el DOE financiará
las operaciones del telescopio durante los cinco años de ejecución del
proyecto DESI.
Desafío tecnológico e I+D+i hecha en España
El grupo Granada-Madrid-Tenerife (GMT) que participa en la Colaboración
DESI está formado por un equipo multidisciplinar de científicos,
ingenieros, y tecnólogos que ha colaborado estrechamente con empresas en
España y Europa para afrontar el desafío que ha supuesto el desarrollo
del robot posicionador de fibras ópticas y la placa focal para el
instrumento DESI. El grupo GMT ha contado con el apoyo y la financiación
aportada por los centros e institutos que lo forman, el Campus de
Excelencia Internacional UAM+CSIC, y los proyectos financiados por el
CDTI, el Programa Nacional de I+D del MINECO, el proyecto HEPHACOS de la
Comunidad de Madrid, y el programa Severo Ochoa del Instituto de Física
Teórica UAM-CSIC y el Consolider MultiDark del MINECO.
Nota de prensa del Lawrence Berkeley National Laboratory:
http://newscenter.lbl.gov/2015/09/21/desi-cd2/
Vídeos:
Un robot para aplicaciones astronómicas desarrollado en España (Nasib
Fahim de la Colaboración DESI y miembro del grupo español GMT):
https://www.youtube.com/watch?v=HhF3IyUhVtI
DESI funciona con 5000 pequeños robots, cada uno de ellos posicionando
una fibra óptica con una enorme precisión. Esta película muestra el
movimiento coordinado de los robots basados en un prototipo desarrollado
por el IAA/AVS para un proyecto precursor de DESI llamado BigBOSS:
https://www.youtube.com/watch?v=of8JzAfsd4E
Contacto del IAC:
Carlos Allende: callende@iac.es; 922 605 200, ext. 5421
http://www.iac.es/divulgacion.php?op1=16&id=983#sthash.E7WChKks.dpuf
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