Un gran acontecimiento en el campo de la astronomía observacional a nivel mundial ocurrirá el próximo mes de diciembre ya que FRIDA, instrumento desarrollado a lo largo de diez años en la UNAM, se instalará en el Gran Telescopio Canarias (GTC), el telescopio óptico infrarrojo más grande del mundo, al que permitirá obtener imágenes de mayor nitidez aun cuando se trate de objetivos más lejanos.
Este instrumento “único en su tipo” se diseñó y construyó especialmente para el telescopio ubicado en Canarias de 10.4 metros de diámetro, lo cual permitirá una mayor captación de luz para poder examinar objetos mucho más apartados.
Contar con el sistema de óptica adaptativa y otras capacidades de FRIDA (inFRared Imager and Dissector for Adaptive optics) posibilitará mejorar el conocimiento sobre la evolución de las galaxias, el comportamiento de los hoyos negros, las formaciones estelares… También se podrán observar nubes moleculares, entre otros objetos. En suma, las capacidades de FRIDA permitirán abordar una nueva y amplia gama de objetivos científicos.
En entrevista con Vértigo Beatriz Sánchez y Sánchez, investigadora del Instituto de Astronomía de la UNAM y responsable técnica y gerente del proyecto, comparte que “es un instrumento que recibirá el haz corregido del Gran Telescopio Canarias mediante técnicas de óptica adaptativa, que corrige casi 100% la turbulencia que produce la atmósfera y entrega la imagen más nítida posible, por lo que tendrá una gran resolución espacial y espectral, similar a la de un instrumento colocado en el espacio. Dado que trabaja al límite de difracción y en el infrarrojo cercano, será capaz de ver objetos fríos en el Universo. Esto requiere que el instrumento esté contenido en un gran criostato que opera a un alto vacío y muy bajas temperaturas, inferiores a -150 grados centígrados”.
Para la doctora en Astrofísica la expectativa científica con FRIDA es muy alta porque el GTC recolectará una gran cantidad de luz con su espejo primario de 10.4 metros de diámetro. Se trata del telescopio más grande en este momento con base en tierra.
Gracias a esas dimensiones y con el sistema de óptica adaptativa FRIDA producirá imágenes con muy alta resolución espacial. “De esa manera podrán tomarse imágenes directas de objetos que están muy cercanos y, además, hacer espectroscopía integral de campo de alta resolución espectral, necesaria para saber en qué longitudes de onda emiten”, puntualiza Sánchez.
De acuerdo con la científica “una de las características particulares de FRIDA respecto de otros instrumentos similares diseñados para otros telescopios es que este tendrá la capacidad de superar la distorsión de las imágenes de los objetos celestes que provoca la turbulencia de la atmósfera de la Tierra”.
La colaboración entre el Instituto de Astronomía de la UNAM y el Instituto de Astrofísica de Canarias lleva un largo tiempo. “Cuando ellos empezaron el desarrollo del GTC —comenta Sánchez— se nos invitó a ser socios y a colaborar en su construcción, en programas científicos y en el desarrollo de instrumentos. Nuestros grupos de instrumentación contaban con experiencia en la creación de aparatos de precisión y óptica para nuestros observatorios, así que nos invitaron a colaborar desde hace más de dos décadas. De hecho, FRIDA es el tercer instrumento que genera nuestro grupo para el GTC”.
Cabe resaltar que para el desarrollo de FRIDA el Instituto de Astronomía de la Máxima Casa de Estudios es el líder científico y técnico del instrumento, que cuenta con participación del Instituto de Astrofísica de Canarias, la Universidad de Florida, la Universidad Complutense de Madrid y el Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial de Querétaro.
Recuerda la científica que siempre se tuvo la determinación de construir los distintos componentes con tecnología propia. “Los elementos que conforman al instrumento FRIDA son un parteaguas en la manufactura en México, ya que sus criostatos de grandes dimensiones nunca habían sido fabricados en el país”.
La parte mecánica, dice Sánchez y Sánchez, la desarrolló el Centro de Ingeniería y Desarrollo Industrial de Querétaro.
Infinitas posibilidades
“El colosal dispositivo también cuenta con ruedas de varios filtros que podrán cambiarse para observar las longitudes de onda deseadas, así como con una rueda de cámaras que permite cuatro escalas de resolución de imagen”, indica.
Para la espectroscopía, añade, “se tiene una unidad de campo integral con rebanador de imágenes y un carrusel con rejillas de difracción para obtener una alta resolución espectral. Todo esto tiene que moverse con una altísima precisión. Esa demanda de precisión en los movimientos en sistemas criogénicos es algo que no se había desarrollado en México”.
En síntesis, la especialista dice que FRIDA es una suerte de gran cámara espectrógrafo con base en óptica adaptativa que corrige los efectos causados por la turbulencia atmosférica y produce una resolución espacial cercana a la que se obtiene con telescopios espaciales, los cuales no se ven afectados por la atmósfera terrestre.
Se trata de “subsistemas muy complejos, con componentes ópticos y mecánicos que trabajan conjuntamente, que se fabrican y ensamblan a temperatura ambiente, se alinean sobre un banco óptico y tendrán que operar a alto vacío y a muy bajas temperaturas”.
FRIDA facilitará un número infinito de posibilidades de estudio del Universo, de acuerdo con la doctora; será asequible el estudio de las nebulosas planetarias y los núcleos de prenebulosas planetarias. Estos objetos representan las últimas etapas de vida de las estrellas entre una y ocho masas solares. Estas estrellas son las más comunes en las galaxias y por lo tanto determinantes en su evolución.
La gran resolución espacial y espectral de FRIDA permitirá la definición precisa de las longitudes de onda; a través del espectro se obtendrá información sobre temperatura y composición química; entre más capacidad de resolución se sabrá si ciertas galaxias rotan, en qué dirección rotan, si se acercan o se alejan y a qué velocidad.
Con el telescopio de Canarias y el instrumento FRIDA se podrán captar los objetos más lejanos y también los cercanos, como pueden ser los satélites naturales de cada uno de los planetas del Sistema Solar. Por ejemplo, podrá estudiarse con mayor detenimiento Europa, luna de Júpiter, que relativamente está a la vuelta de la esquina. Se podrá examinar su atmósfera, su superficie de hielo y sus temperaturas de unos 170 grados centígrados bajo cero. Muchos astrónomos podrán confirmar o desechar que bajo la capa de hielo superficial se esconde un vasto océano y la posible existencia de vida.
Esta aventura de observación astronómica con FRIDA como un instrumento de muy alta resolución espectral y espacial apenas empieza; vendrán muchos años de nuevos conocimientos en el entendimiento del Universo, la Tierra y la Luna, al igual que el resto de los planetas del Sistema Solar y de sus satélites. Así como también de los asteroides, los cometas, las estrellas y los exoplanetas (aquellos que están fuera del Sistema Solar), los agujeros negros y la Vía Láctea.