VISTA (telescopio)

O VISTA (siglas en inglés de Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy; telescopio astronómico de rastrexo de espectro visíbel e infravermello)) é un telescopio reflector de amplo campo cun espello de 4, 1 m de diámetro, situado no Observatorio Paranal en Chile.
O telescopio está operado polo Observatorio Europeo Austral e foi inaugurado en decembro de 2009. VISTA é un telescopio de rastrexo que traballa en lonxitudes de onda infravermella e é o máis grande do mundo dedicado a rastrexar o ceo en lonxitudes de onda do infravermello próximo. Este telescopio ten un só instrumento, o chamado VIRCAM, unha cámara infravermella. Trátase dunha cámara que contén 16 detectores especiais sensibles á radiación infravermella, cunha capacidade total combinada de 67 millóns de píxeles, cun peso de 3 Tn.
Atópase en desenvolveu un instrumento de segunda xeración (4MOST, un espectrógrafo multi-obxecto alimentado por 2000 fibras. Os plans para a súa instalación atrasáronse de 2020 a 2022.
A observación da luz en lonxitudes de onda máis longas das visíbeis ao ollo humano permiten a VISTA estudar obxectos que son case imposíbeis de ver con luz visíbel, polas súas baixas temperaturas, porque se atopan escurecidos por nubes de po ou porque a súa luz se desprazou cara a lonxitudes de ondas máis vermellas por mor da expansión do espazo durante o longo traxecto que percorreu a luz desde o comezo do Universo. Planificación
VISTA leva a cabo seguimentos do ceo austral nas lonxitudes de onda infravermella. Estes seguimentos axudan a seleccionar obxectos para futuros estudos con telescopios máis grandes. Hai dous proxectos relacionados con este tipo de seguimentos: a cámara de campo ancho (WFCAM) no United Kingdom Infrared Telescope en Hawai que leva a cabo estudos infravermellos do ceo do norte, e o VLT Survey Telescope en Chile que realiza estudos dos ceos do sur en luz visíbel. O proxecto foi iniciado en 1999 polo Consorcio VISTA formado por 18 universidades no Reino Unido, que obtivo financiamento dun fondo de infraestrutura do goberno do Reino Unido e de fondos do Consello de Investigacións de Física de Partículas e Astronomía británico. O proxecto estaba valorado en 46 millóns de euros.
Despois de considerar varios sitios en Chile, o consorcio elixiu o Observatorio Paranal do Observatorio Europeo Austral (ESO, European Southern Observatory), é dicir, un pico secundario a 1. 500 m do Very Large Telescope (VLT). O consorcio elixiu o UK Astronomy Technology Centre como responsábel técnico para o deseño e construción do telescopio. No ano 2002 o Reino Unido uniuse ao ESO, e VISTA foi parte da cota de inscrición do Reino Unido. O consorcio completou a construción e posta en marcha do telescopio, e o Science and Technology Facilities Council, en nome do Reino Unido, entregou o telescopio ao ESO, para beneficio dos astrónomos de todos os seus países membros. Investigacións de VISTA
Os obxectivos científicos das investigacións que realiza VISTA, que comezaron en 2010, inclúen moitos dos temas máis interesantes na astrofísica contemporánea, que abarcan desde a natureza da enerxía escura até a ameaza dos asteroides próximos á Terra.
Hai seis grandes prospeccións que VISTA realiza na actualidade: UltraVISTA, VIKING: VISTA Quilo-Degree Infrared Galaxy Survey, VMC: VISTA Magellanic Survey, VVV: VISTA Variables na Vía Láctea, VHS: VISTA Hemisphere Survey e VÍDEO: VISTA Deep Extragalactic Observations Survey. Estes ocupan a maior parte do tempo de observación do telescopio nos primeiros cinco anos de operacións. Estes cobren diferentes áreas do ceo a diferentes profundidades atacar unha ampla gama de cuestións científicas. Para máis información acerca de cada unha das prospeccións de VISTA pódese consultar na páxina web ESO — Survey VISTA e na páxina web VISTA ESO — Public Surveys Projects. Ciencia con VISTA
VISTA é un telescopio cun grande campo de visión mediante o cal se poden detectar tanto fontes débiles como tamén cubrir amplas áreas de ceo rapidamente. Cada imaxe de VISTA captura unha sección do ceo que cobre preto de dez veces a área da lúa chea, e é capaz de detectar e catalogar obxectos por todo o ceo austral, cunha sensibilidade corenta veces maior que a lograda con estudos do ceo infravermello anteriores tales como o exitoso Two Micron All-Sky Survey. Este salto no poder de observación - comparábel ao salto experimentado ao pasar da sensibilidade do ollo humano ao primeiro telescopio de Galileo - revela un vasto número de novos obxectos e permite a creación de inventarios moito máis completos de obxectos raros e exóticos no ceo do sur.
As observacións realizadas por VISTA axudan á investigación en moitas áreas da astronomía. Dentro da nosa galaxia, espérase atopar con VISTA moitas novas estrelas ananas marróns e pór a proba as ideas acerca da natureza da materia escura. Unha prospección de VISTA está deseñada para atopar e estudar un gran número de estrelas na nosa galaxia, tomando imaxes das mesmas áreas do ceo en diferentes momentos. O uso dos datos astronómicos VISTA permitirá mapear a estrutura da nosa galaxia con moito máis detalle que antes. Outra procura de VISTA estudará as nosas galaxias veciñas pequenas, as Nubes de Magallães, e os seus arredores. Os datos de VISTA tamén se utilizarán para crear un mapa en 3D de ao redor de 5% de todo o Universo observábel. Máis adiante, VISTA será unha poderosa ferramenta para o descubrimento de quásares distantes e estudar a evolución das galaxias e cúmulos de galaxias. Isto axudará a investigar a natureza da enerxía escura mediante a procura dos cúmulos de galaxias moi distantes. As medicións con infravermello da prospección astronómica VVV empregáronse para reforzar a escaleira de distancias cósmicas, ao haber proporcionando distancias fiables para os cúmulos estelares e a estrela variable Beta Cephei. Selección de imaxes captadas por VISTA
A primeira imaxe publicada obtida con VISTA mostra á 'Nebulosa da Flama' ou 'da Chama' (NGC 2024), unha espectacular nube de formación estelar de gas e po na constelación de Orión e os seus arredores. En luz visíbel o núcleo do obxecto escóndese detrás de espesas nubes de po, pero a imaxe de VISTA, tomada en lonxitudes de onda infravermellas, penetra a escuridade e revela o cúmulo de estrelas novas e quentes escondidas no interior. O amplo campo de visión da cámara de VISTA captura tamén o brillo de NGC 2023 e a forma fantasmal da famosa Nebulosa Cabeza de Cabalo.
Outras imaxes impresionantes de nebulosas inclúen as tomas de VISTA da nebulosa de Orión e a nebulosa da Lagoa. A imaxe adxunta é unha vista de campo amplo da nebulosa de Orión (Messier 42), situada a 1. 350 anos luz da Terra, tomada por VISTA. O gran campo de visión do telescopio permite captar a toda a nebulosa e os seus arredores nunha soa imaxe e a súa visión infravermella permite observar nas profundidades das rexións poeirentas, normalmente ocultas, e descubrir as estrelas novas moi activas escondidas alí. A imaxe da "Lagoa Azul" anexa é unha imaxe infravermella tomada como parte da prospección VVV. A mesma mostra a "gardaría estelar" chamada Nebulosa da Lagoa (tamén coñecida como Messier 8), que se atopa a uns 4000 a 5000 anos luz de distancia na constelación de Saxitario. VISTA tamén pode mirar alén da nosa galaxia. No exemplo da dereita (debaixo da imaxe da nebulosa de Orión) o telescopio tomou unha fotografía da familia dun cúmulo de galaxias na constelación de Fornax (o Forno Químico). O amplo campo de visión permite que moitas galaxias sexan capturadas nunha soa imaxe, incluíndo a sorprendente-espiral barrada NGC 1365 e a gran galaxia elíptica NGC 1399. A imaxe foi construída a partir de imaxes tomadas a través de filtros Z, J e Ks na parte do infravermello próximo do espectro e capturou a moitos dos membros da agrupación nunha soa imaxe. Na parte inferior dereita obsérvase a elegante galaxia espiral barrada NGC 1365 e á esquerda a gran elíptica NGC 1399, rodeada dun enxame de cúmulos globulares débiles. A imaxe é de aproximadamente 1 grao por 1, 5 graos en extensión e o tempo de exposición total foi de 25 minutos. Detalles técnicos
Deseño do telescopio
O obxectivo de permanentemente tomar imaxes de grandes áreas de ceo cunha resolución de visibilidade astronómica-limitada conduciu a un deseño óptico único. O espello primario é un hiperboloide cóncavo de 4, 1 m de diámetro e unha relación focal f/1. O espello ten unha forma de lente de 17 cm de espesor cun buraco central de 1, 2 m para situar a cámara cara ao foco do Cassegrain. Foi fabricado de Zerodur por Schott en Alemaña e posteriormente puído e conformado por LZOS, en Moscova. É o maior espello desta forma e con tan curta relación focal; a operación de puído demandou 2 anos. O espello apóiase nunha serie de actuadores (81 na súa parte posterior e 24 ao redor do bordo), que permite controlar a súa forma mediante computadoras. O espello secundario é un hiperboloide convexo de 1, 24 m de diámetro. A combinación dos dous espellos hiperbólicos fai deste un deseño case Ritchey-Chrétien. A relación focal combinada é de aproximadamente f/3, pero a calidade de imaxe dos dous espellos sós sería pobre. O espello secundario está montado sobre un soporte hexápodo de maneira que a súa posición, punta, e inclinación son tamén controlados por computador.
A cámara infravermella foi construída por un consorcio integrado polo Rutherford Appleton Laboratory, o UK Astronomy Technology Centre e a Universidade de Durham, e é a maior do mundo con case tres toneladas. O telescopio e a cámara conforman un só conxunto óptico, xa que o tres lentes de corrección do campo na cámara son esenciais para a proxección dunha imaxe enfocada do ceo nos detectores.
Para unha cámara infravermella, tamén é moi importante bloquear a radiación de calor desde o telescopio e a cúpula. Isto conséguese colocando un conxunto de deflectores refrixerados en fronte das lentes correctoras do campo. Ademais, o espello secundario está subdimensionado para evitar que os detectores da periferia visualicen a estrutura quente fose do bordo do espello primario; por iso a apertura vista por calquera punto no plano da imaxe é de só 3, 7 m. Este deseño require que o crióstato sen carga da cámara – que arrefría os detectores e os deflectores – mida máis de 2 m de longo, cunha xanela frontal de 95 cm de diámetro. Unha roda de filtros xusto en fronte dos detectores permite a selección dun rango de lonxitude de onda infravermella en particular.
Sobre unha superficie que corresponde a 1, 65 ° de diámetro no ceo, o plano da imaxe ten 16 matrices de detectores infravermellos, cada matriz mide 20 μm e posúe unha resolución de 2048x2048 píxeles, o que corresponde en media a 0, 34" no ceo, A lonxitude focal de 12. 1 m combínase coa abertura de 3. 7 m nunha relación focal de 3. 26. Os conxuntos atópanse separados a unha distancia equivalente ao 90% do seu ancho nunha dirección e por pouco menos de 50% do seu ancho na outra dirección. Por tanto unha toma corresponde a unha impresión segmentada do ceo. Para encher os ocos e obter unha imaxe convencional, é necesario combinar seis impresiones segmentadas para formar un "mosaico", que mide 1, 5° x 1, 0°. O plano da imaxe da cámara tamén ten detectores de fronte de onda utilizados para controlar a forma do espello primario, a posición e a punta/inclinación do espello secundario (nun sistema de óptica activa). Iso permite compensar flexión e asegura unha imaxe enfocada en todas as altitudes.
A cima do outeiro onde se atopa VISTA foi aplanada para erixir o edificio principal que aloxa o telescopio e un edificio auxiliar. O edificio auxiliar inclúe instalacións para lavar, remover o revestimento reflector, e revestir o espello primario. O revestimento pode ser de aluminio, ou normalmente en prata protexida para un mellor rendemento de infravermellos. A base fixa do recinto do telescopio soporta a cúpula xiratoria de aceiro. Dúas portas corredizas forman a apertura na cúpula. A cúpula posúe paneis adicionais que se poden abrir para aumentar a ventilación, e un escudo de vento pódense implementar para pechar partes da rañura. Durante o día, a cúpula mantense a temperatura nocturna.
Operación e fluxo de datos
A xestión da operación do telescopio realízaa ESO, que seleccionou seis plans de seguimento para VISTA, os cales ocupan o 75% do tempo de observación dispoñible. As observacións son levadas a cabo polos operadores no Observatorio Paranal, de forma remota desde o edificio de control do VLT.
A combinación da gran matriz de detectores, sumada ás curtas e frecuentes exposicións necesarias en lonxitudes de onda infravermellas resultan nun gran volume de datos de 200 a 300 Gigabytes por noite. No Observatorio Paranal utilízase un algoritmo rápido para o control de calidade da información colleitada diariamente, e logo os datos en bruto son enviados á sede de ESO en Garching, preto de Múnic, Alemaña, para a súa incorporación no arquivo de datos. Os usuarios poden extraer as imaxes segmentadas (ver arriba) e pasalas por un sistema de calibración para eliminar artefactos instrumentais e calibrar a astrometría e fotometría. Os datos de arquivo tamén se copian no sistema de fluxo de datos VISTA no Reino Unido, onde as tomas combínanse en mosaicos e onde se elaboran catálogos da fonte dos mesmos.