Mil ojos sobre el Universo: primera luz de un instrumento que mapeará el corazón de la Vía Láctea como nunca antes

El Espectrógrafo Óptico y de Infrarrojo Cercano Multiobjeto (MOONS) fue instalado con éxito en el Very Large Telescope y pronto iniciará su misión de recolectar espectros de estrellas o galaxias, de a mil a la vez. El Centro de Astroingeniería UC fue determinante para esta hazaña, al desarrollar el software que controla cada parte del instrumento.

El Espectrógrafo Óptico y de Infrarrojo Cercano Multiobjeto (MOONS) ha alcanzado su Primera Luz (First Light) en el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO), ubicado en el Observatorio Paranal, 130 kilómetros al sur de la ciudad de Antofagasta.

MOONS es un potente espectrógrafo de nueva generación construido por un consorcio internacional liderado por el UK Astronomy Technology Centre (UK ATC) de Edimburgo, perteneciente al Science and Technology Facilities Council (STFC) del Reino Unido. 

Este hito marca el comienzo de una nueva era en la exploración cósmica, ya que este innovador instrumento permite estudiar millones de estrellas y galaxias y revelar cómo ha evolucionado el Universo a lo largo de miles de millones de años. 

El Dr. Oscar González, investigador principal de MOONS en el Reino Unido y jefe de Ciencia y Estrategia del Proyecto en UK ATC, señaló:

“MOONS es el resultado de un esfuerzo internacional extraordinario. Durante años, nuestros científicos, ingenieros y técnicos han trabajado juntos para superar importantes desafíos tecnológicos y crear un instrumento con capacidades excepcionales. Para mí, la Primera Luz es una celebración de su experiencia, dedicación y perseverancia. Marca el momento exacto en que años de trabajo se transforman en descubrimiento. MOONS ofrecerá a los astrónomos una forma completamente nueva de explorar el Universo, permitiendo observaciones que simplemente estaban fuera de nuestro alcance, hasta ahora”. 

Primeras observaciones

En astronomía, la Primera Luz corresponde al momento en que un nuevo telescopio o instrumento observa con éxito un objeto astronómico en el cielo por primera vez. Para MOONS, este hito representa la culminación de más de una década de colaboración internacional entre socios científicos e ingenieriles del Reino Unido, Italia, Francia, Portugal, Suiza, ESO y Chile, a través del Centro de Astroingeniería UC. 

En esta primera observación, MOONS demostró su potencial transformador al captar el corazón de la Vía Láctea de una manera inédita. Gracias a su sensibilidad al infrarrojo cercano, logró observar a través del polvo que oscurece esta región, entregando una vista espectroscópica sin precedentes de una de las zonas más densamente pobladas de nuestra galaxia.

Participación UC en MOONS

El AIUC, en colaboración con la empresa BlueShadows, liderada por el ingeniero chileno Tzu-Chiang Shen, ha desarrollado el software que controla el instrumento. La profesora del Instituto de Astrofísica, Manuela Zoccali, Project Manager de MOONS en Chile, destacó la relevancia de este hito para la UC:

“La primera luz de MOONS es un tremendo logro para nuestra institución, ya que es el primer instrumento con este nivel de complejidad, para un telescopio de 8 metros de diámetro, en el que participamos. A lo largo de todos estos años no han faltado las dificultades y los ataques de pánico, precisamente porque el sistema chileno no está pensado para financiar proyectos de esta envergadura, con la continuidad de largo plazo que ellos requieren. Sin embargo, hoy estamos muy felices de que MOONS, finalmente, haya salido a ver las estrellas”.La investigadora también destacó el impacto que ha tenido el proyecto en la formación de nuevas generaciones de astrónomos e instrumentistas:

“Para mí en especial el orgullo es doble, ya que tuve el honor de supervisar los primeros pasos en investigación de Oscar González, PI UK de MOONS, chileno y ex alumno de nuestra licenciatura. Su fulgurante carrera en el desarrollo de instrumentación astronómica, su sueño desde siempre, demuestra que en la UC tenemos la capacidad de proyectar a los jóvenes talentos hasta la élite mundial”.

Mil ojos sobre el Universo

MOONS es un espectrógrafo, por lo que no toma fotografías. En cambio, divide la luz procedente de estrellas y galaxias en espectros detallados. Mediante el análisis de estos espectros, los astrónomos pueden determinar propiedades como la composición química, la temperatura, el movimiento y la distancia de un objeto.

Las tres ventajas clave de MOONS con respecto a otros instrumentos son, primero, que tiene mil fibras que se mueven de manera independiente, permitiendo observar mil objetos distintos a la vez. Segundo, esa misma sensibilidad al infrarrojo cercano que le permitió atravesar el polvo del centro de la Vía Láctea también le permite captar galaxias lejanas, cuya luz llega corrida hacia el rojo por la expansión del Universo. Y tercero, por cada objeto, recolecta espectros en tres regiones espectrales distintas, de manera simultánea. Estas capacidades se potencian gracias al espejo de 8 metros del VLT de ESO, convirtiendo a MOONS en una de las instalaciones espectroscópicas más poderosas jamás construidas.

Una sola observación puede recopilar esta información para casi 1.000 objetos al mismo tiempo. Esta es la primera vez que una cantidad tan grande de datos se obtiene en una sola observación.

Los principales objetivos científicos que guiaron el desarrollo instrumental son la exploración de millones de estrellas en el corazón escondido de la Vía Láctea y de galaxias lejanas. Astrónomos de la UC, por haber participado en su construcción, tendrán acceso privilegiado a las observaciones durante los próximos 5 años.

Al recopilar y analizar la luz de millones de objetos a lo largo de su vida útil, los astrónomos podrán abordar algunas de las preguntas más importantes de la astronomía, desde comprender cómo se formó y evolucionó la Vía Láctea hasta rastrear el crecimiento de las galaxias a través de miles de millones de años de historia cósmica. 

Ingeniería extraordinaria

El desempeño alcanzado durante la fase de puesta en marcha demuestra el extraordinario rendimiento de sus sistemas ópticos de última generación, sus sistemas criogénicos y sus avanzados sistemas de control. 

En el corazón de MOONS se encuentra una notable proeza de ingeniería. Instalado a más de 2.600 metros sobre el nivel del mar, en la cima de una montaña en Chile, el instrumento opera a temperaturas criogénicas. Sus ópticas y mecanismos se mantienen a aproximadamente 130 Kelvin (-140 °C), mientras que sus detectores funcionan cerca de los 40 Kelvin (-230 °C), garantizando la estabilidad y sensibilidad necesarias para detectar la tenue luz proveniente de estrellas y galaxias distantes. 

Para lograrlo, MOONS utiliza un enorme criostato que se considera uno de los más grandes jamás construidos para un telescopio astronómico terrestre. Igualmente impresionante es su sistema robótico de posicionamiento de fibras ópticas, una obra maestra de la ingeniería de precisión que sitúa 1.000 fibras ópticas sobre sus objetivos celestes con exactitud micrométrica, permitiendo estudiar el cielo con una escala y eficiencia nunca antes alcanzadas. 

Una nueva era de descubrimientos

Se espera que MOONS se convierta en un instrumento fundamental para el VLT, generando enormes volúmenes de datos espectroscópicos que complementarán observaciones realizadas por instalaciones como la misión Gaia de la Agencia Espacial Europea (ESA), el Observatorio Vera C. Rubin y futuras misiones espaciales. 

Con la Primera Luz ya alcanzada, el equipo de MOONS continuará las actividades de puesta en marcha y calibración antes de iniciar las operaciones científicas regulares. Estas observaciones iniciales ya demuestran el enorme potencial de este instrumento de nueva generación y marcan el inicio de un apasionante nuevo capítulo en la exploración astronómica.