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Primera luz del instrumento WEAVE en el que participa el INAOE

Por: Dra. Esperanza Carrasco Licea.

El Grupo de Telescopios Isaac Newton (ING) y el equipo del instrumento WEAVE presentaron observaciones de primera luz con el espectrógrafo WEAVE.  El equipo de WEAVE observó el corazón del llamado Quinteto de Stephan,  un grupo de galaxias que interactúan y son famosas, entre otras razones, por su papel cinematográfico en la película navideña de 1946 "It's a Wonderful Life".  Se obtuvieron imágenes de NGC 7318a y NGC 7318b, un par de galaxias en el centro de una gran colisión de galaxias a una distancia de 280 millones de años luz, en la constelación de Pegaso.

WEAVE es un instrumento que descompone la luz en sus diferentes colores. Tiene varios modos de operación, todos ellos basados en fibras ópticas.  Recientemente,  se instaló en el  telescopio William Herschel (WHT), ubicado en el Observatorio Roque de los Muchachos, en La Palma, Islas Canarias. Fue construido por un consorcio de instituciones astronómicas europeas, dirigido por el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas del Reino Unido, para convertirse en la instalación espectroscópica  de nueva  generación para el WHT. El INAOE es la única institución fuera de Europa invitada a participar en este proyecto, gracias a su reputación en el desarrollo de instrumentación astronómica, así como por la calidad de la investigación en astrofísica que se lleva a cabo en Tonantzintla.

La versatilidad de WEAVE es una de sus mayores fortalezas.  El modo de espectroscopía de campo integral aloja 547 fibras empaquetadas en un denso patrón hexagonal y se utiliza para estudiar objetos extendidos como nebulosas y galaxias cercanas. En el modo de espectroscopía multi-objeto se pueden colocar por separado hasta 960 fibras individuales utilizando dos robots para recoger la luz de cientos de estrellas o galaxias. En el modo multi-espectroscopía de campo integral las fibras se organizan en 20 unidades, cada una de las cuales consta de 37 fibras, que se utilizarán para estudiar objetivos extendidos pequeños, como nebulosas y galaxias distantes. En todos los modos, las fibras transfieren la luz al mismo espectrógrafo de WEAVE para su análisis y registro.

El espectrógrafo separa la luz en sus diferentes longitudes de onda, o colores, y las registra en detectores de luz tipo CCD de gran formato. Así se construyen espectros que se transfieren a través de Internet a computadoras en Cambridge y Tenerife. Después de un procesado, los datos se almacenan en un archivo en La Palma para uso científico. Los espectros así obtenidos contienen la huella de las propiedades físicas y químicas de estrellas, galaxias y del gas interestelar  e intergaláctico que los astrónomos utilizan para confrontar sus teorías sobre el Universo.

La imagen muestra la unidad integral de campo apuntando al Quinteto de Stephan durante la observación de  primera luz. La luz es colectada por 547 fibras ópticas para su análisis por el espectrógrafo WEAVE. Cada círculo indica una fibra óptica de 2.6 segundos de arco de diámetro. La observación proporciona información física de las diferentes regiones de cada galaxia, así como del espacio entre ellas. Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI (imagen de fondo); Aladin (recubrimiento con fibras).

Las observaciones de primera luz se llevaron a cabo utilizando la unidad de campo integral que permite obtener espectros de 547 regiones diferentes de las dos galaxias, registrando luz desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano. Los espectros revelan los movimientos de las estrellas y del gas, la composición química de las estrellas, las temperaturas y densidades de las nubes de gas, junto con mucha mas información. A partir de estos datos, los astrónomos pueden aprender cómo las colisiones de galaxias transforman a las galaxias en grupos.

Marc Balcells, director de ING, explica: "Nuestro objetivo era albergar un instrumento único que permitiera  llevar a cabo investigaciones astronómicas de vanguardia. Ha sido fantástico recibir un amplio apoyo financiero de las agencias nacionales de investigación en los tres países socios, así como como contribuciones de países que no pertenecen al ING. Ahora nos complace demostrar que  WEAVE  produce datos de muy alta calidad”.

Gavin Dalton, investigador principal de WEAVE, dijo que "La riqueza y complejidad de la información revelada por la sola observación de este par de galaxias cercanas contribuirá a la interpretación de los muchos millones de espectros que WEAVE obtendrá de galaxias en el Universo distante y proporciona una excelente ilustración del poder y la flexibilidad de WEAVE.”

Scott Trager, científico del proyecto comentó: "Estas observaciones muestran el poder de WEAVE para desentrañar los complejos fenómenos incluídos en la evolución de las galaxias a lo largo de la historia del Universo. Los más de 500 miembros del equipo científico de WEAVE y los miembros de la comunidad  más amplia  del ING sin duda harán grandes descubrimientos con las nuevas y extraordinarias capacidades de WEAVE".

En 2016, Reino Unido, España y los Países Bajos, los países de la asociación ING, junto con Francia e Italia, firmaron un acuerdo para diseñar y construir WEAVE. Cada país contribuyó con los componentes principales y el ING proporcionó sistemas auxiliares y de gestión general del proyecto. El espectrógrafo de WEAVE es una de las nueve componentes principales del instrumento. El INAOE contribuyó a la óptica del espectrógrafo, en su conjunto a cargo de The Netherlands Research School for Astronomy, Países Bajos, de acuerdo al diseño presentado por Rutherford Appleton Laboratory, Reino Unido.

Esperanza Carrasco, Investigadora Principal de WEAVE-México destaca que “El INAOE es una de las instituciones externas al ING que ha contribuido a la construcción de WEAVE. En el taller de óptica del INAOE, bajo la dirección de Rafael Izazaga, se fabricaron siete lentes de gran formato para la cámara del brazo azul y siete para la cámara del brazo rojo, así como el espejo colimador del espectrógrafo. Gracias a esta contribución, que contó con el apoyo de CONACYT, el grupo científico de WEAVE dentro del INAOE tendrá tiempo de observación garantizado”. Asimismo, resaltó que “La participación en el desarrollo de grandes infraestructuras científicas como WEAVE ofrece, por un lado, la oportunidad de demostrar y mejorar las competencias técnicas del INAOE y, por otro, el acceso a instrumentación de frontera que no se tendría de otra manera”.

La nota de prensa emitida por el Grupo de Telescopios Isaac Newton está disponible en el enlace:
https://www.ing.iac.es/PR/press/weave_LIFU_first_light.html

El artículo de investigación en el que se describen los ocho sondeos que se llevaran a cabo por el grupo científico de WEAVE ya ha sido aceptado para su publicación y se puede leer en el enlace: http://arxiv.org/abs/2212.03981