Vista (telescopio)

El telescopio VISTA (acrónimo de Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) es un telescopio reflector con un espejo con un diámetro de 4,1 metros, ubicado en el Observatorio Paranal en Chile. Está gestionado por el Observatorio Europeo Austral y comenzó sus operaciones científicas en diciembre de 2009. VISTA es un telescopio de cartografía astronómica que trabaja en longitudes de onda infrarrojas y es el telescopio más grande del mundo dedicado a la detección del cielo en longitudes de onda infrarrojas cercanas. El telescopio solo tiene un instrumento llamado Vircam (view InfraRed CAMera), que consiste en un equipo fotográfico pesado de tres toneladas que contiene 16 detectores especiales sensibles a la radiación infrarroja, para una combinación total de 67 millones de píxeles. La observación en longitudes de onda mayores que las visibles para el ojo humano permite a VISTA estudiar objetos que pueden ser casi imposibles de ver en la luz visible porque es demasiado fría, oscurecida por nubes de polvo o porque su luz se ha estirado hacia las longitudes de onda más rojas por la expansión del espacio durante el largo viaje de la luz desde el universo temprano. VISTA fue concebido y desarrollado por un consorcio de universidades en el Reino Unido liderado por Queen Mary, Universidad de Londres y se convirtió en una contribución en especie a ESO por parte del Reino Unido bajo el Acuerdo de colaboración, con suscripción pagada por el Science and Technology Facilities Council (STFC).

VISTA está llevando a cabo el mapeo del cielo del Sur a longitudes de onda infrarrojas. Estos estudios deberían proporcionar resultados científicos directos e identificar objetos que merezcan ser estudiados con telescopios más grandes. Hay dos proyectos relacionados: La Cámara de Campo Ancho (WFCAM) realizada con el Telescopio Infrarrojo Del Reino Unido en Hawai, que lleva a cabo las observaciones en la región infrarroja del cielo Norte, y el telescopio de sondeo VLT en Chile, que reproduce observaciones en el visible en el cielo Sur. El proyecto fue iniciado en 1999 por el consorcio VISTA, compuesto por 18 universidades en el Reino Unido, que obtuvo financiación de un fondo de infraestructura del gobierno del Reino Unido y financiación adicional del Particle Physics and Astronomy Research Council. El coste del proyecto se estimó en 46 millones de euros (36 millones de libras). Después de considerar varios sitios en Chile, el consorcio eligió el Observatorio Paranal del Observatorio Europeo Austral (ESO), y en particular un pico secundario a una altitud de 1500m cerca del Very Large Telescope (VLT). El consorcio asignó al centro de tecnología Astronómica del Reino Unido la responsabilidad técnica del diseño y construcción del telescopio. Dos años más tarde, en 2002, el Reino Unido se unió a ESO y el telescopio VISTA se convirtió en parte de él, en una especie de Cuota de Membresía. El consorcio completó la construcción y puesta en marcha del telescopio, y luego el Facilities Council for Science and Technology - en nombre del Reino Unido - entregó el telescopio a ESO. Un instrumento de segunda generación llamado 4MOST (un espectrógrafo multiusos alimentado por 2400 fibras ópticas) se está desarrollando para su uso a partir del año 2020.

Los objetivos científicos de las observaciones realizadas con VISTA, que comenzaron en 2010, incluyen muchos de los problemas más discutidos en astrofísica, que van desde la naturaleza de la energía oscura hasta la amenaza planteada por los asteroides cercanos a la Tierra (orbitando cerca de la Tierra). Hay seis grandes proyectos de investigación pública realizados por VISTA: ULTRAVISTA, VIKING (VISTA Kilo-Degree Infrared Galaxy Survey), VMC (VISTA Magellanic Survey), VVV (VISTA Variables en la Vía Láctea), VHS (VISTA Hemisphere Survey) y VIDEO (VISTA Deep Extragalactic Observations Survey). Estos ocuparon la mayor parte del tiempo de observación del telescopio en los primeros cinco años de operación. Los estudios abarcan diferentes áreas del cielo a diferentes profundidades para abordar una amplia gama de cuestiones científicas.

VISTA es un gran telescopio con un gran campo de visión: esto permite detectar fuentes muy débiles y cubrir rápidamente grandes áreas del cielo. Cada imagen de vista captura una sección del cielo que cubre aproximadamente diez veces el área de la luna llena, y es capaz de detectar y catalogar objetos sobre todo el cielo del Sur con una sensibilidad que es cuarenta veces mayor que la obtenida del estudio de dos micras de todo el cielo. Esta mejora en el poder de observación - comparable a la transición de la sensibilidad del ojo desnudo al primer telescopio de Galileo - ha revelado un gran número de nuevos objetos y permite la creación de archivos mucho más completos de objetos raros y Exóticos en el cielo del Sur. Las observaciones de VISTA apoyarán la investigación en muchos campos astronómicos. Se espera que Vista haga posible encontrar muchas nuevas enanas marrones en la Vía Láctea y poder probar teorías sobre la naturaleza de la materia oscura. Una búsqueda VISTA está diseñada para encontrar y estudiar un gran número de estrellas variables en nuestra galaxia tomando imágenes de las mismas áreas del cielo en diferentes momentos. Utilizando datos procesados por VISTA, los astrónomos podrán mapear la estructura de la Vía Láctea con mucho más detalle que en el pasado. Otra investigación de VISTA estudiará las galaxias pequeñas cercanas, Las Nubes de Magallanes y el entorno circundante. Los datos de VISTA también se utilizarán para crear un mapa 3D de aproximadamente el 5% de todo el universo observable. Posteriormente, VISTA será una poderosa herramienta para el descubrimiento de quásares remotos y para estudiar la evolución de galaxias y cúmulos de galaxias. Ayudará a investigar la naturaleza de la energía oscura, encontrando cúmulos de galaxias muy lejos. Las mediciones infrarrojas de la investigación astronómica VVV se han utilizado para apoyar la escala de distancia cósmica, en particular asegurando la fiabilidad de las distancias para los cúmulos estelares y las estrellas variables cefeidas.

La primera imagen obtenida muestra la nebulosa flame (NGC 2024), una espectacular nube de formación estelar de gas y polvo en la constelación de Orión (el cazador) y sus alrededores. En la luz visible, el núcleo del objeto está oculto detrás de densas nubes de polvo, pero la imagen de la vista, tomada en longitudes de onda infrarrojas, puede penetrar en la oscuridad y revelar el cúmulo de estrellas jóvenes y calientes ocultas en su interior. El amplio campo de visión de la cámara VISTA también captura el brillo de NGC 2023 y la forma espectral de la famosa Nebulosa cabeza de caballo. Otras imágenes de la Nebulosa incluyen tomas de la vista de la Nebulosa de Orión y la Nebulosa Laguna. La imagen muestra una vista de Campo Grande de la Nebulosa de Orión (Messier 42), ubicada a unos 1350 años luz de la Tierra. El enorme campo de visión del telescopio le permite capturar toda la nebulosa y sus alrededores en una sola imagen, y su visión infrarroja también significa que puede mirar profundamente en las regiones polvorientas normalmente ocultas y revelar las prímulas de las estrellas jóvenes muy activas enterradas allí. La imagen de La "Laguna Azul" es visible bajo la imagen de la Nebulosa de la llama - esta es una imagen infrarroja tomada como parte de la encuesta VVV. Muestra la formación estelar llamada "Nebulosa Laguna" (también conocida como Messier 8), que se encuentra a unos 4000 - 5000 años luz de distancia en la constelación de Sagitario (el arquero). La VISTA también puede mirar más allá de nuestra galaxia. En el ejemplo de la izquierda (debajo de la imagen de la Nebulosa de Orión) el telescopio muestra una fotografía de un cúmulo de galaxias en el horno de la constelación (El horno químico). El gran campo hizo posible capturar muchas galaxias en una sola imagen, incluyendo la impactante espiral barrada NGC 1365 y la gran galaxia elíptica NGC 1399. La imagen fue construida a partir de imágenes tomadas con filtros Z, J y Ks en la parte cercana del espectro infrarrojo y capturó muchos objetos del cúmulo en una sola imagen. En la parte inferior derecha está la elegante galaxia espiral barrada NGC 1365 y, a la izquierda, la gran elíptica NGC 1399, rodeada por un enjambre de cúmulos globulares débiles. El rango de extensión de la imagen está entre aproximadamente 1 grado y 1.5 grados, y el tiempo total de exposición fue de 25 minutos.

El objetivo de visualizar repetidamente vastas áreas del cielo a una resolución limitada por la visión ha llevado a un diseño óptico único. El espejo principal es un espejo curvado hiperboloide con un diámetro de 4,1 metros y una relación focal de aproximadamente f/1. El espejo tiene una forma de lente de 17 cm de espesor con un orificio central de 1,2 M para acomodar la cámara en el foco de Cassegrain. Fue hecho en zerodur por Schott en Alemania y más tarde pulido y figurado por LZOS, en Moscú. Es el espejo más grande de esta forma en el mundo y de una relación focal tan corta; el pulido duró 2 años, más de lo esperado. El espejo está soportado por numerosos actuadores neumáticos (81 en la parte posterior y 24 a lo largo del borde), que permiten que su forma sea controlada por computadoras. El espejo secundario consiste en un espejo curvado hiperboloide con un diámetro de 1,24 metros. La combinación de los dos espejos hiperbólicos permite una configuración óptica casi Ritchey-Chrétien. Las dos relaciones focales son aproximadamente f / 3, mientras que la calidad de imagen de los espejos individuales sería menor. El espejo secundario está montado en un soporte hexápodo para que su posición y corrección de la punta - inclinación también se controlen a través de la computadora. La cámara infrarroja fue construida por un consorcio compuesto por el Rutherford Appleton Laboratory, el Centro de tecnología Astronómica del Reino Unido y la Universidad de Durham, y, con un peso de 3 toneladas, es la más grande del mundo. El telescopio y la cámara conforman una sola herramienta, ya que las 3 lentes de corrección de campo de la cámara son esenciales para proyectar una imagen clara del cielo en los detectores. Para una cámara termográfica infrarroja, también es indispensable bloquear la dispersión de calor del telescopio y la cúpula. Esto resulta en una secuencia de deflectores enfriados delante de las lentes de campo corrector. Además, el espejo secundario es de tamaño insuficiente para evitar que los detectores a bordo vean el borde exterior caliente de la estructura del primario; esto significa que la abertura como se ve desde cualquier punto en el plano de imagen es de 3, 7m. este diseño requiere que el vacío del criostato de la cámara - que enfría los detectores y los sietes - sea largo (más de 2m, con una ventana frontal de 95cm de diámetro. Una rueda de filtro delante de los detectores permite la selección de una longitud de onda infrarroja particular. En una superficie correspondiente a 165 ° de diámetro en el cielo, el plano de imagen tiene 16 matrices de detectores infrarrojos, cada matriz con 2048x2048 píxeles de 20 micras de tamaño, correspondiente en promedio a 0, 34 "en el cielo. La distancia focal 12. 1 m se combina con la apertura confusa de 3,7 m Para una relación focal de 3,26. Los Arrays están separados por el 90% de su ancho en una dirección y por poco menos del 50% del ancho en la dirección opuesta. Por lo tanto, una sola exposición corresponde a una" huella de pata "de leopardo en el cielo. Para rellenar los huecos y obtener una imagen convencional al menos se mueven huellas deben combinarse en un" azulejo ", que entonces es 1, 5 ° por 1, 0 °. El plano de imagen de la cámara también tiene detectores utilizados para controlar la forma del espejo primario y la posición y la punta / inclinación del espejo secundario (óptica activa). Esto compensa la flexión y garantiza una imagen específica en todas las altitudes. La colina donde se encuentra VISTA fue aplanada para erigir el edificio de la cerca y un edificio auxiliar. El edificio auxiliar incluye equipo de lavado, cintas y la capa de espejo primario. El recubrimiento puede ser de aluminio, o normalmente plata protegida para mejorar el rendimiento infrarrojo. La base fija del contenedor soporta la cúpula giratoria de acero. Dos puertas correderas forman la ranura de la cúpula. Se pueden abrir otros paneles de cúpula para aumentar la ventilación, y se puede implementar un escudo contra el viento para cerrar partes de la ranura. Durante el día, la cúpula se mantiene a temperatura nocturna. Al final, el telescopio fue entregado a ESO, que seleccionó seis encuestas públicas por visión, ocupando el 75% del tiempo de observación disponible. Las encuestas privadas, que ocupan el tiempo restante, se proponen a ESO, que las evalúa y aprueba, y también prevé su programación. Las observaciones son realizadas por operadores ubicados a distancia en el cercano Observatorio Paranal, en el edificio de control del VLT. La combinación del gran complejo de detectores y las exposiciones cortas y frecuentes requeridas para las longitudes de onda infrarrojas produce un alto volumen de datos (Aproximadamente 200 - 300 GB por noche). Una observación rápida en el Observatorio Paranal se lleva a cabo diariamente para el control de calidad, pero el principal flujo de datos es la transferencia de datos en bruto a la sede central de eso en Garching bei Munich, Alemania, para su registro en el archivo de datos. Los usuarios pueden extraer las huellas (ver arriba) y pasarlas a través de una red de calibración para eliminar artefactos instrumentales y calibrar astrometría y fotometría. Los datos del archivo se copian eventualmente en el sistema de flujo de datos de VISTA en el Reino Unido, donde las huellas se combinan en" azulejos " (ver arriba) y donde se hacen los catálogos de fuentes.

La campaña de observación Vision (Vienna Survey in Orion) dedicada al estudio de la nube molecular de Orión ha permitido mapear con precisión la región de Orión A, una de las dos nebulosas gigantes del complejo de Orión, permitiendo la creación de un catálogo de cerca de 800 mil estrellas. Un estudio publicado en mayo de 2017 sobre la Pequeña Nube de Magallanes (SMC), con el objetivo de producir un mapa de la formación estelar de la pequeña galaxia y mapear su estructura tridimensional, destacó la edad más joven de la mayoría de sus estrellas en comparación con la de las galaxias más grandes vecinas. El estudio infrarrojo del SMC y más generalmente de las galaxias permite superar el proceso de extinción que causan las enormes nubes de polvo al absorber la luz visible.

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