El observatorio de Calar Alto es el mayor complejo observacional de astronomía óptica de la península y de la Europa continental, gestionado actualmente a partes iguales por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) –a través del IAA-CSIC, centro Severo Ochoa– y la Junta de Andalucía –a través de la Secretaría General de Universidades–. Desde que en 2004 fuera declarado Infraestructura Científica y Técnica Singular (ICTS) del Ministerio de Ciencia e Innovación, debe dedicar un mínimo del 20% del tiempo de los telescopios de 2.2 y 3.5 metros a tiempo abierto, o propuestas de observación que respondan a una convocatoria pública semestral. 
El tiempo de observación restante se dedica a programas que requieren hasta cientos de noches a lo largo de varios años, cuyo objetivo es el estudio de muestras de muchos objetos, o el seguimiento continuado a lo largo del tiempo de muestras más reducidas. Estos programas producen bases de datos abiertas a toda la comunidad astronómica, a modo de legado, que puedan servir para resolver cuestiones científicas distintas a las que inicialmente motivaron su puesta en marcha, lo que amplía su repercusión científica.
La organización de tales proyectos exige una minuciosa preparación y requiere de grandes colaboraciones internacionales, que aporten su experiencia desde el punto de vista astronómico, técnico y observacional. Además, se requiere una gran dedicación por parte del personal del observatorio para poder completar este tipo de programas en las condiciones idóneas. Estos programas de legado constituyen una de las señas de identidad del Observatorio de Calar Alto, así como una de nuestras fortalezas.
Calar Alto lleva años apostando por programas de legado, que comenzaron con dos grandes rastreos cosmológicos – ALHAMBRA y CALIFA –, y a los que ha seguido el programa de búsqueda de exoplanetas con el espectrógrafo CARMENES, que ha permitido confirmar y descubrir decenas de planetas alrededor de otros soles. 
En enero de 2021 han comenzado tres nuevos programas de legado en el telescopio de 3.5 metros, que ocuparán más de cien noches de observación cada semestre durante los próximos años. Fueron seleccionados de entre un total de siete, según las recomendaciones del comité científico asesor (SAC) de Calar Alto, compuesto por personal investigador de renombre internacional e independiente.  
A dicha convocatoria respondieron además cinco nuevos conceptos instrumentales para los telescopios de 2.2 y 3.5 metros. Dos de estos proyectos instrumentales, ambos para el telescopio de 3.5 metros, fueron seleccionados para su estudio de viabilidad que finalizará el 30 de abril. Esta nueva instrumentación permitirá mantener el telescopio más grande del viejo continente a la vanguardia de la tecnología y de la producción científica durante las dos próximas décadas.
Estos cinco nuevos proyectos observacionales e instrumentales van a marcar la estrategia científica y tecnológica de los próximos años, posicionando a Calar Alto en un lugar muy destacado de la astrofísica moderna. Todos están coliderados por equipos afincados en Andalucía, potenciando la presencia de las instituciones de esta comunidad autónoma en el desarrollo del observatorio. 

Programas de legado actualmente en curso

El telescopio de 3.5 metros es capaz de resolver detalles en galaxias localizadas a cientos de millones de años luz con el espectrógrafo PMAS (Postdam Multi-Aperture Spectrophotometer). Este espectrógrafo, instalado en 2001, consta de una unidad de campo integral (IFU) que permite recuperar simultáneamente toda la información espectral en un área del cielo que contiene estas galaxias en toda su extensión.
Pero también es capaz de estudiar, en una esfera de unas decenas de años luz alrededor del Sol, nuestro vecindario en la Vía Láctea, como las estrellas más cercanas que pueden estar rodeadas por su propio cortejo planetario. El instrumento CARMENES (Calar Alto high-Resolution search for M dwarfs with Exo-earths with Near-infrared and optical Échelle Spectrographs), en funcionamiento desde 2016, es un espectrógrafo visible e infrarrojo codesarrollado por el IAA-CSIC, especializado en la caza de exoplanetas.
Con estos dos instrumentos se están desarrollando actualmente los tres programas de legado anteriormente mencionados, que abarcan dos de los temas más candentes de la astrofísica contemporánea: la existencia de sistemas planetarios fuera de nuestro Sistema Solar y la distribución a gran escala de las galaxias en el universo.

CAVITY (Calar Alto Void Integral-field Treasury surveY)

Liderado por la Universidad de Granada, CAVITY llevará a cabo un muestreo exhaustivo de las galaxias que pueblan las zonas más vacías y despobladas del universo local –los denominados voids (o vacíos)–, empleando para ello el espectrógrafo de campo integral PMAS.
A gran escala, la distribución de galaxias en el universo es parecida a una esponja, con la mayoría de las galaxias concentradas en grupos y cúmulos, conectados entre sí por filamentos. Solo una pequeña fracción de las galaxias se localizan en los voids. CAVITY es el primer estudio detallado y sistemático de galaxias localizadas en estos entornos de más baja densidad del universo local.
Las galaxias de CAVITY han evolucionado supuestamente sin interaccionar con galaxias vecinas, y su estudio aportará datos inéditos sobre la formación y la evolución de estas galaxias, que se confrontarán con los modelos cosmológicos más recientes. En particular, CAVITY permitirá conocer si los agujeros negros de las galaxias solitarias muestran características diferentes a los de las galaxias en entornos más densos donde son omnipresentes.
El logotipo de CAVITY muestra a una galaxia espiral encerrada en una geoda, en referencia a la geoda de Pulpí; este lugar único de la provincia de Almería alberga, en el fondo de una mina desafectada, la mayor geoda de cristales de yeso de Europa. CAVITY observará más de un centenar de esas galaxias aisladas “en su cueva” a lo largo de un mínimo de cuatro semestres de observación, durante las noches más oscuras alrededor de cada luna nueva.

KOBE (K-dwarfs Orbited By habitable Exo-planets) 

Este proyecto, liderado por el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA), utilizará CARMENES para detectar y caracterizar exoplanetas potencialmente habitables (es decir, susceptibles de tener agua líquida en su superficie) en una gran muestra de estrellas enanas de tipo K. Estas estrellas tienen una masa intermedia entre el Sol y las estrellas más frías, las enanas de tipo M. Hasta ahora, esas últimas han sido las dianas privilegiadas de CARMENES por facilitar la detección de planetas poco masivos, del orden de la masa terrestre, alrededor de las enanas M, utilizando el método de variación de la velocidad radial.
Gracias a la alta sensibilidad y estabilidad de CARMENES, se puede efectivamente detectar el sutil bamboleo de hasta un metro por segundo (¡la velocidad de una persona andando!) que produce un planeta orbitando alrededor de su estrella.
KOBE podrá detectar decenas de planetas de tipo supertierra (hasta diez veces la masa terrestre) alrededor de unas cincuenta enanas K situadas en el vecindario solar. Estas estrellas presentan la gran ventaja de ser más tranquilas que las enanas M, más activas y con numerosas erupciones violentas (mucho más que las peores tormentas solares que perturban nuestras comunicaciones terrestres), lo que limita la posibilidad de mantener condiciones estables para la vida, incluso para planetas en su zona habitable. Además, esta actividad complica la detección de planetas, cuya señal en los espectros puede confundirse con la propia actividad estelar.
Según estudios recientes, las supertierras situadas en la zona de habitabilidad alrededor de estrellas de tipo K podrían ofrecer condiciones incluso más favorables a la existencia de vida que las de nuestro propio planeta. KOBE buscará los mejores candidatos a supertierras habitables en esas estrellas hermanas pequeñas del Sol durante un mínimo de dos años.

CARMENES Legacy-plus (y mejora instrumental CARMENES+)

El tercer programa de legado, CARMENES Legacy-plus, está coliderado por el IAA-CSIC y el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC). Es la continuación natural y la ampliación de las exitosas observaciones de tiempo garantizado con el instrumento CARMENES, que han acumulado casi 800 noches útiles de observación durante cinco años. Está pensado como un monitoreo exhaustivo de unas 350 enanas M para detectar y caracterizar sus exoplanetas, durante 300 noches, con el instrumento CARMENES.
Desde el IAA-CSIC, y en estrecha colaboración con los técnicos e ingenieros de Calar Alto, se llevará a cabo a partir de este año una actualización de CARMENES para perfeccionar aún más la estabilidad de su canal infrarrojo (el canal visible ya llega a precisiones del metro por segundo). Esta mejora instrumental, denominada CARMENES+, permitirá ampliar su exitosa búsqueda de planetas rocosos a una nueva muestra de estrellas enanas M, además de afinar su capacidad de detección y caracterización de posibles atmósferas, que es el siguiente reto observacional en materia de exoplanetas.
El estudio de la atmósfera de un planeta es posible cuando, gracias a un alineamiento fortuito con la Tierra, este pasa en tránsito por delante de su estrella. Durante este minieclipse, CARMENES puede detectar, por espectroscopía de absorción, los átomos y moléculas presentes en la atmósfera del exoplaneta. De hecho, ya se ha conseguido detectar con CARMENES helio en la atmósfera de varios planetas transitando delante de su estrella. CARMENES sigue siendo un instrumento único en el mundo, por su amplia cobertura en longitud de onda, desde el visible hasta el infrarrojo cercano, y con las notables mejoras que aportará CARMENES+ muy pronto, el éxito del legado Legacy-plus está asegurado.
 

Nueva instrumentación para el telescopio de 3.5 metros

Para mantener su instrumentación a la vanguardia de la tecnología, el SAC de Calar Alto preseleccionó dos de los nuevos conceptos instrumentales: GAMAICA y TARSIS. Según el resultado del estudio de viabilidad y una última recomendación del SAC, el comité ejecutivo de Calar Alto decidirá finalmente cuál de ellos será elegido. Ambos conceptos corresponden a espectrógrafos de campo integral, aunque difieren notablemente tanto por sus características tecnológicas como por su motivación científica.

GAMAICA (galaxy mapper instrument at calar alto)

Coliderado por el IAA-CSIC y el instituto Leibniz de Astrofísica de Postdam (AIP) en Alemania, GAMAICA consta de múltiples espectrógrafos de diseño modular, cubrirá un campo de visión de ~1 minuto de arco cuadrado y está pensado para el estudio a alta resolución espacial de dos pilares de la astronomía extragaláctica: Andrómeda, hermana mayor de la Vía Láctea y vecina nuestra a tan solo 2.5 millones de años luz; y Virgo, el cúmulo de galaxias más cercano, a unos sesenta millones de años luz. Entre sus objetivos científicos se hallan el estudio detallado de la formación de las poblaciones estelares en estas galaxias, así como su relación con el medio interestelar e intergaláctico.

TARSIS (tetra-armed super-ifu spectrograph survey)

Este proyecto está coliderado por la Universidad Complutense de Madrid y el IAA-CSIC. Se trata de un espectrógrafo con cuatro brazos, tres de ellos optimizados para el azul (llegando incluso al ultravioleta, un rango casi inexplorado para IFUs en tierra), y un cuarto brazo optimizado para longitudes de onda rojas, con lo que se cubriría todo el rango visible de una vez en un campo de visión de ~8 minutos de arco cuadrados. TARSIS y su programa de legado asociado, CATARSIS, se centrarán en estudiar las propiedades de las galaxias en cúmulos y filamentos, donde tendrían lugar no pocos fenómenos evolutivos, a distancias de miles de millones de años luz.

El instrumento elegido tomará, de forma natural, el relevo de PMAS para observar su programa de legado asociado, así como múltiples programas de tiempo abierto. De esta forma se prolongará la reconocida fama de Calar Alto en el campo (¡integral!), tras el éxito ya reconocido de CALIFA, y el previsiblemente por llegar de CAVITY, gracias a PMAS.
Y gracias a CARMENES(+), los nuevos mundos ya descubiertos y por descubrir desde Calar Alto con Legacy-Plus y KOBE se sumarán a la lista de grandes legados de un observatorio comprometido con las comunidades científicas andaluza, nacional e internacional.