revista de divulgación del Instituto de Astrofísica de Andalucía

Sala limpia

¡Añade una dimensión a tu vida con MEGARA!

Armando Gil de Paz (UCM)
La respuesta

No, no es un atractivo anuncio publicitario, es una de las nuevas capacidades del Gran Telescopio de Canarias (GTC), el telescopio óptico más grande del mundo. El instrumento MEGARA (Multi-Espectrógrafo en GTC de Alta Resolución para Astronomía) está disponible a la comunidad astronómica desde el año 2018. En su diseño y construcción han participado el IAA-CSIC, el INAOE (Instituto de Astrofísica, Óptica y Electrónica) mexicano, la Universidad Politécnica de Madrid y la Universidad Complutense de Madrid (UCM), como institución líder del proyecto.  
MEGARA es lo que se denomina un espectrógrafo de campo integral, debido a que permite obtener espectros de una zona extensa y bidimensional del cielo. De ahí que a veces se denomine a esta técnica “espectroscopía 2D” o incluso se hable de “astronomía en 3D” (siendo la información en energía la tercera dimensión). La posibilidad de poder obtener información en energía (es decir, color) en dos dimensiones sobre el cielo ha supuesto una revolución, especialmente en las últimas décadas, ya que gran número de objetos celestes (todos menos las estrellas de nuestra propia Galaxia) ocupan dos dimensiones en el cielo: objetos del Sistema Solar, nebulosas planetarias (La Lira, el Ojo de Gato), regiones de formación de estrellas (Nebulosa de Orión), cúmulos abiertos (Las Pléyades) o globulares (El Pesebre) y las galaxias externas (Andrómeda o las Nubes de Magallanes). 

Hasta época reciente y desde el comienzo de la espectroscopía, hace algo más de doscientos años con los experimentos del químico inglés W.H. Wollaston, los espectrógrafos solamente habían permitido obtener información a lo largo de una rendija  sobre el cielo. Durante las últimas dos décadas, la espectroscopía 2D ha venido perfeccionándose, ya sea mejorando en eficiencia, en campo de visión o en su capacidad para resolver la luz blanca en cada vez mayor detalle en energía. En este último aspecto es donde el instrumento MEGARA destaca, con una resolución espectral muy por encima de la gran mayoría de instrumentos de este tipo, especialmente en aquellos instalados en telescopios de gran tamaño. Esta mayor resolución espectral permite analizar en detalle energías muy cercanas, por lo que se pueden detectar características tales como líneas espectrales en un mayor número y medir sus propiedades (posición, intensidad, anchura) con una mayor precisión. Así mismo, haciendo uso del efecto Doppler, esta alta resolución permite determinar pequeños movimientos de los objetos astronómicos respecto al observador. Sin llegar a las precisiones de los espectrógrafos cazaplanetas de rendija, MEGARA es capaz de medir velocidades relativas del orden de quince kilómetros por segundo en objetos de muy bajo brillo, algo sin precedentes en espectroscopía 2D. 
Otra de las ventajas de MEGARA es su gran versatilidad, algo crítico para un instrumento que no solo sirve para una ciencia en particular, sino que debe satisfacer las necesidades de la comunidad astronómica española en su totalidad y las de los socios internacionales de GTC (México y la Universidad de Florida). De este modo, MEGARA permite cubrir todo el intervalo óptico del espectro, desde el extremo más azul accesible desde tierra hasta el límite del infrarrojo cercano, con resoluciones e intervalos espectrales adaptables en más de un factor 3x. Más aún, al estar alimentado por fibras ópticas (1300 de ellas, cada una de 46 metros de longitud), MEGARA ofrece también la posibilidad de usar estas fibras de forma dispersa (en vez de agrupadas en un haz compacto en el cielo), para así recoger la luz de un total de 92 objetos distribuidos por todo el campo del telescopio. Esta capacidad adicional se denomina espectroscopía multiobjeto. 
La alta resolución espectral de MEGARA y su versatilidad han generado una gran demanda por parte de la comunidad, lo que se está traduciendo en un gran número de resultados científicos y publicaciones de impacto en diferentes campos de la astrofísica. Entre estos resultados destacan los estudios de la nebulosa planetaria HuBi 1, el desarrollo de la librería estelar de alta resolución MEGASTAR, o numerosas publicaciones sobre el análisis de las propiedades detalladas de diferentes galaxias cercanas, NGC7025, PHL293B, NGC7469, NGC1569, UGC10215, todas ellas con participación o liderazgo de investigadoras e investigadores del IAA-CSIC. 
Pero el campo de la espectroscopía 2D todavía tiene aún muchas fronteras que cruzar. Así, mientras que los instrumentos para hacer imagen (aún sin apenas información sobre la energía de la luz recibida) son capaces de cubrir áreas sobre el cielo del orden o incluso superiores al tamaño de la luna llena, los espectrógrafos 2D de mayor campo de visión actuales apenan llegan a 1/350 veces el tamaño de esta. Con el objetivo de explorar un volumen significativo de universo en 3D como principal objetivo científico, el IAA-CSIC y la UCM colideran, junto con las universidades andaluzas de Granada, Almería y Sevilla, el INAOE y el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), el desarrollo del instrumento TARSIS para el telescopio de 3.5 metros del Observatorio de Calar Alto (Almería). TARSIS (Tetra-ARm Super-Ifu Spectrograph) se convertiría, una vez seleccionado y construido, en el espectrógrafo 2D de mayor campo del mundo, cubriendo un área celeste diez veces mayor que la proporcionada por los más potentes del momento.

La pregunta