Un ojo en el cielo

Cuarenta millas al noroeste del MIT en los bosques de Westford, Massachusetts, un giro apenas marcado conduce por un estrecho camino de tierra hasta un pequeño edificio blanco. No tiene nada de especial desde el exterior, salvo por las dos cúpulas que se elevan, como silos rechonchos, casi a la altura de los robles circundantes. Dentro de cada domo hay un telescopio. Cuando los techos mecánicos del Observatorio Astrofísico Wallace se despegan en las noches despejadas, los astrónomos del MIT practican la ciencia del estudio del cielo nocturno.

En una noche fría y seca de principios de febrero, dos de estos observadores esperan buena suerte. Es pasada la medianoche y hace 3 ° F de hielo, y el administrador del sitio de Wallace, Timothy Brothers y Stephanie Sallum '12, quieren ser los primeros astrónomos en fotografiar Quaoar, un objeto de mil kilómetros de ancho mil millones de kilómetros más allá de Plutón, mientras pasa por delante. de una estrella. Brothers y Sallum no están seguros de poder ver a Quaoar, que lleva el nombre de un dios de la creación nativo americano. Según los cálculos de los investigadores del MIT, debería ocluir la estrella a las 5:03 a.m. sobre el Océano Atlántico. Estos dos están apostando a que un telescopio en el este de Massachusetts estará lo suficientemente cerca para atraparlo.



El Observatorio Wallace abrió sus puertas hace 40 años este otoño, y una mirada a su historia, ya través de su libro de registro, que se remonta a 1971, revela cómo la ciencia de la observación ha evolucionado con la tecnología. En 1971, los controles informáticos de Wallace lo hicieron de vanguardia; hoy en día, el equipo del observatorio es relativamente modesto en comparación con los enormes telescopios apuntados al cielo en instalaciones más modernas. Pero el observatorio del MIT ha crecido con los tiempos, dando grandes pasos en la enseñanza y la investigación. Al cumplir 40 años, Wallace parece dispuesto a mantener un lugar especial en el MIT durante mucho más tiempo del que imaginaban sus creadores.

Neblina baja, nubes espesas en todo el cielo del sur. Aprendí a jugar al solitario. Amanda acaba de despertar.

—Libro de registro de Wallace, 16 de julio de 1989, 1:00 a. M.

La instalación tiene el aspecto de un escondite perfecto desde el que observar planetas y estrellas. El compacto piso único del edificio alberga una sala de datos informáticos, una pequeña cocina, un cuarto oscuro abandonado y un taller para arreglar telescopios. Un letrero en la puerta de una pequeña habitación que contiene literas dice: TRANQUILO POR FAVOR, ASTRÓNOMO DURMIENDO. Los objetos celestes no se mueven según los horarios humanos; cuando hay un evento astronómico importante para observar, su tiempo dicta las horas de trabajo. Si un evento está programado para las tres o las cinco de la mañana, sería mejor salir aquí y dormir unas horas antes, explica Brothers.

A las 2 a.m. del 11 de febrero, él y Sallum están despiertos, preparándose para su observación de Quaoar. Sacan bocadillos (pan de canela con pasas y Nutella) y bajan el techo para probar las cámaras conectadas a sus telescopios. Estas cámaras pueden tomar miles de imágenes durante una sola noche para rastrear lo que está sucediendo en el cosmos.

Brothers está encaramado en la cúpula que alberga el telescopio de 16 pulgadas de la instalación, un frío instrumento plateado que eclipsa al observador. Subiendo una escalera de caracol desde la oficina principal y a través de una trampilla, se encuentra el telescopio más grande de 24 pulgadas, utilizado principalmente para investigaciones avanzadas; esta noche está fuera de servicio para una actualización del sistema de control. Las medidas en pulgadas se refieren al diámetro del espejo principal de cada telescopio. Cuanto más grande es el espejo, más luz puede captar un telescopio, produciendo una imagen más clara del cielo.

Las ocultaciones, que ocurren cuando un objeto celeste como Quaoar pasa frente a una estrella brillante, son un foco frecuente de los investigadores de Wallace. (También a menudo buscan exoplanetas, o planetas fuera de nuestro sistema solar, mientras transitan estrellas). No se pueden obtener imágenes claras de estos objetos desde la Tierra; son demasiado pequeños y están demasiado lejos, dice Carlos Zuluaga, investigador asociado en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias (EAPS) que trabaja en estrecha colaboración con el Observatorio Wallace. Pero al observar la forma en que bloquean la luz de la estrella, los investigadores pueden obtener información sobre los objetos, muchos de los cuales son restos lejanos de la formación del sistema solar. Trazar cuánto tiempo un objeto que pasa como Quaoar parece apagar una estrella puede ayudar a los científicos a calcular el tamaño del objeto.

Este método de observación es una herramienta poderosa en astronomía, dice Zuluaga: Conocemos el tamaño de Plutón hasta unos pocos kilómetros, gracias a las ocultaciones. También es posible aprender sobre otras propiedades de un objeto planetario, por ejemplo, si tiene atmósfera. Si la luz de una estrella cae bruscamente cuando un objeto pasa frente a ella, los astrónomos predicen que el objeto no tiene atmósfera. Pero si el brillo de la estrella se desvanece más gradualmente, una atmósfera podría estar refractando la luz.

Las cosas que están ahí fuera prácticamente no han cambiado, se han conservado desde el comienzo del sistema solar, dice Zuluaga. Eso significa que puede proporcionar pistas sobre los orígenes de la Tierra.

Desde su oficina en el Edificio Verde en el campus, Zuluaga usa matemáticas precisas para predecir cuándo ocurrirán las ocultaciones, verificando cuidadosamente la posición de una estrella en relación con la órbita de un objeto. Con un software escrito por astrónomos del MIT, modifica y refina la posición probable de una estrella determinada, utilizando las coordenadas de otras a su alrededor como referencia. Utiliza estrellas cuyas posiciones son más conocidas que la que estamos siguiendo, explica.

La otra parte del trabajo de Zuluaga es averiguar la ubicación ideal para que un astrónomo observe una ocultación. A menudo, un evento puede ser visible solo desde, digamos, Nueva Zelanda o México. En estos casos, el MIT podría enviar un pequeño grupo de observadores para usar los telescopios de otra institución. Este año, el MIT envió a un grupo de astrónomos de Wallace a Alaska por primera vez: se esperaba que Varuna, un objeto dentro del Cinturón de Kuiper de cuerpos planetarios congelados en la periferia del sistema solar, ocluiría una estrella. En estas expediciones, todo el trabajo realizado para prepararse para el viaje, refinar las predicciones y calibrar el equipo culmina en una ventana crucial de media hora. Tienes que esperar a que suceda esa noche, dice Brothers. La mayor parte del tiempo de un astrónomo se dedica a prepararse para capturar un solo momento.

El administrador del sitio de Wallace, Tim Brothers, está a punto de entrenar el telescopio de 16 pulgadas del observatorio en Plutón mientras Sarah Leu ’14 se prepara para tomar imágenes con la cámara de un telescopio de 14 pulgadas. Trabajan en luz roja para que sus ojos se adapten fácilmente a la oscuridad cuando salen a la calle para monitorear las condiciones del cielo o para mirar a través del ocular del telescopio.

Necesidad de desarrollar Cloud Mover.

—23 de septiembre de 1997, 2:30 a. M.

Durante ese breve período, es fundamental que nada salga mal. Pero a menudo, las cosas suceden: un corte de energía, una falla tecnológica, mal tiempo. Los astrónomos siempre deben estar preparados para la posibilidad de que una observación no arroje ningún dato.

Antes del viaje a Alaska, la candidata a doctorado de EAPS, Amanda Zangari, pasó horas probando el equipo del MIT para asegurarse de que resistiría en un clima que hace que los cables se congelen y se partan por la mitad. Se compró un par de botas militares de seis libras para temperaturas extremas e hizo gráficos para estudiar cómo se vería el cielo desde el norte.

Después de un viaje empañado por un vuelo cancelado y una maleta registrada con equipo de cámara que llegó tarde, el disco duro de la computadora de Zangari no arrancaba en el frío. Lo llevó adentro para calentarlo, puso la computadora en funcionamiento y finalmente estuvo lista para observar. Pero las densas nubes esa noche hicieron invisible a Varuna. Zangari y sus colegas regresaron a casa con las manos vacías. Hay una punzada de culpa cuando eso sucede, dice, pero ya está acostumbrada. Lo único que puede hacer, dice, es asegurarse de que todo esté listo, de que estaba en la parte correcta del cielo si las estrellas hubieran estado disponibles.

De vuelta en Wallace, en las horas previas a la ocultación de Quaoar, Brothers y Sallum notan un problema con el telescopio de 16 pulgadas: hace tanto frío que el obturador de la cámara se ha congelado. Limpian la condensación y enchufan correas de velcro calefactadas conocidas como calentadores de rocío para calentar la cámara. Nada funciona.

Sallum, un estudiante de EAPS, nunca antes había visto una ocultación. Ha salido del campus con dos amigos (estudiantes de ingeniería que desde entonces se han quedado dormidos en la sala de literas) y está cruzando los dedos para ver los resultados.

Pero el equipo escasea. Es la misma semana que el viaje a Alaska, y Brothers envió las cámaras más avanzadas del observatorio con el equipo al norte. Los obturadores de todas las cámaras de alta velocidad restantes se congelan. Con una hora antes de la ocultación, necesitan encontrar otra opción, rápido.

Las únicas otras cámaras disponibles son modelos de menor calidad que normalmente se utilizan para las clases de introducción a la astronomía. Sin tiempo para transferir uno de estos al telescopio más grande, tendrán que registrar la ocultación de uno de los pequeños telescopios de 14 pulgadas en el cobertizo de enseñanza del observatorio. Estuvo cerca, dice Brothers. Nos arriesgamos.

Una neblina muy fina aparente en las imágenes borrosas de las estrellas ... Si el método funciona como creo que debería, entonces se realizará una búsqueda de ... variables de amplitud entre las supergigantes BO [azules] en el cúmulo.

—1 de septiembre de 1971, 2:00 a.m.

Desde su inauguración en 1971, el Observatorio Wallace se ha concentrado tanto en la investigación como en la docencia. Dependemos mucho del trabajo de los estudiantes y del tiempo para obtener nuestros resultados y, al mismo tiempo, les enseñamos cómo hacer la investigación, explica Michael Person '94, SM '01, PhD '06, director asociado del observatorio. Jim Elliot fue durante mucho tiempo un partidario de los estudiantes involucrados en la investigación, dice Person sobre el venerado director del observatorio James Elliot '65, SM '65, quien dirigió el Observatorio Wallace durante más de 30 años antes de morir en marzo. Lo primero que quería que hiciera al terminar mi trabajo de doctorado era organizar un gran programa de verano y tener media docena de estudiantes en Wallace todas las noches despejadas.

Una de las principales contribuciones de Elliot fue la creación de dos clases de observación en el MIT. Una clase se centra en la investigación intensiva, mientras que la otra enseña los conceptos básicos de la instalación de telescopios. Los estudiantes comienzan alineando su telescopio con la estrella polar y luego lo configuran para que se mueva en línea con la rotación de la Tierra. Usan la cámara adjunta a cada telescopio para tomar exposiciones de los cúmulos de estrellas que ven.

Una pantalla de computadora permite a los observadores controlar y rastrear la posición del telescopio de 16 pulgadas de Wallace y ver imágenes de objetos celestes a medida que son capturados por la cámara del telescopio. Aparece un mapa del cielo nocturno en la esquina superior izquierda; al hacer clic en una estrella se ajusta el telescopio robótico para apuntar en esa dirección. El programa de control de la cámara y el espectrógrafo se encuentra en la parte superior derecha. La parte inferior de la pantalla muestra una imagen tomada en Wallace de M27, también conocida como la Nebulosa Dumbbell (izquierda), y las líneas espectrales de la Nebulosa del Anillo (derecha), que ayudan a los investigadores a determinar su composición química. Eso es interesante para los astrónomos porque nuestro sol finalmente terminará evolucionando hacia un objeto similar, dice Brothers.

La idea de entrenar a la próxima generación de astrónomos impulsó la propuesta inicial para un observatorio del MIT. Los estudiantes habían comenzado a desarrollar un mayor interés por la astronomía en la década de 1960, cuando despegó el programa Apollo. Después de que Neil Armstrong y Buzz Aldrin, ScD ‘63, caminaran sobre la luna en el verano de 1969, la inscripción en los cursos de astronomía del MIT aumentó a 425 en el año escolar 1969-‘70, en comparación con solo 22 dos años antes. Los estudiantes tuvieron que tomar prestado tiempo en los telescopios de otras instituciones, lo que resultó en largas listas de espera. El MIT necesitaba una instalación propia.

En ese momento, los astrónomos del MIT ya eran conocidos por sus investigaciones en radioastronomía. Varios miembros de la facultad habían hecho descubrimientos clave al estudiar la radiación invisible. En 1955, el profesor de física Bernard Burke '50, PhD '53, era parte de un equipo que encontró emisiones de radio de Júpiter; en 1962, su colega Bruno Rossi co-descubrió la primera fuente de rayos X celestes. El presidente del MIT, Howard W. Johnson, vio un excelente potencial para que la escuela hiciera avances similares en astronomía óptica.

Una vez que la idea de un observatorio astrofísico ganó apoyo, el propio observatorio necesitaba un sitio. Sin embargo, no bastaría con cualquier tierra. Tenía que estar cerca de una carretera principal para facilitar el acceso, lo suficientemente lejos de las luces de la ciudad para proporcionar un cielo nocturno oscuro para la observación y, preferiblemente, lo suficientemente tierra adentro para evitar la característica niebla de Boston. Después de rechazar sitios potenciales en el puerto de Boston, New Hampshire y Connecticut, el comité de planificación eligió Westford, cerca del observatorio de radio del MIT en Haystack Mountain.

George Rodney Wallace Jr. '13, un residente del vecino Fitchburg, ofreció pagar gran parte del costo de construcción de casi $ 400,000. Wallace, presidente de una empresa papelera que se había formado en ingeniería química, coleccionaba coches antiguos y le encantaba la astronomía. Tenía 82 años cuando se inauguró el Observatorio Astrofísico George R. Wallace Jr. en el otoño de 1971.

Desde la última vez que alguien escribió aquí, la atmósfera de Plutón fue descubierta por ... Jim Elliot '65, y los Sox han volado otra serie mundial (eso fue '86).

—15 de julio de 1989 (después de una pausa de tres años en las entradas)

En las cuatro décadas de funcionamiento de Wallace, los científicos entrenados allí han logrado varias primicias, incluida la primera ocultación predicha y observada con precisión de un objeto del Cinturón de Kuiper (que no sea Plutón).

Brothers y Sallum apuntan a otra primicia con la observación Quaoar. Media hora antes de la ocultación, evalúan el ángulo de su telescopio, tratando de hacer coincidir la sección de cielo que captura con las coordenadas que cruzará Quaoar. Es, como lo llama Sallum, una experiencia que acelera el pulso. Tienen problemas para identificar el campo; Sallum todavía está buscando patrones que reconoce a las 4:45. Cuando el reloj marca las 4: 50, 13 minutos para el final, dan un salto de fe. Se dan cuenta de que solo van a tener que empezar.

Una vez que los observadores de Wallace colocan el telescopio y programan la cámara, pueden ver el flujo de imágenes en vivo desde una computadora en el interior. Con los dedos helados, Brothers y Sallum colocan el telescopio y lo conectan a la cámara, que ya han programado para tomar una exposición cada 10 segundos. Luego se apresuran a mirar.

En el interior, la atmósfera es bastante tensa, según Sallum. A las 5:02, comienzan a mirar con atención. Se predice que la ocultación ocurrirá a las 5:03, pero transcurren 60 segundos sin actividad en la pantalla. Quizás, después de todo, el telescopio no esté alineado correctamente. Los hermanos y Sallum mantienen la vista en la estrella, beben bebidas calientes y observan cualquier señal de que se esté apagando.

A las 5:04, la estrella desaparece. Diez segundos después, está de vuelta, oscuro y sombrío. Sallum contiene la respiración. Diez segundos después, la estrella vuelve a brillar.

Pero Brothers y Sallum aún no están listos para declarar la victoria. Los dos estábamos bastante emocionados, pero después de tener una noche tan terrible con el equipo, no queríamos saltar el arma y pensar que en realidad lo habíamos visto antes de que supiéramos, Sallum contará más tarde.

Mientras conducen de regreso a Boston al amanecer, Sallum tiene esperanzas. Tomará unos días analizar las curvas de luz de la estrella y determinar si ella y Brothers realmente habían visto la ocultación. Resultó que sus instintos tenían razón: Quaoar había ocultado una estrella y Brothers y Sallum la habían captado con la cámara.

1 S t ¡Ocultación de Quaoar nunca!

—11 de febrero de 2011

Los investigadores de Wallace están especialmente orgullosos de haber hecho un descubrimiento tan importante en una instalación de enseñanza relativamente pequeña. Después de todo, otros observatorios cuentan con instrumentos mucho más impresionantes: los espejos del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile son aproximadamente 13 veces el tamaño de los del telescopio más grande de Wallace.

'Obtuvimos los primeros datos de ocultación de este objeto en nuestro territorio', dice Person, y agrega que los investigadores presentaron sus hallazgos en la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense de este año. Uno de los tributos a Wallace es que podemos hacer ciencia seria con medios modestos y equipos más pequeños.

El equipo en Wallace puede ser modesto para los estándares actuales, pero es una mejora notable con respecto a lo que comenzó la instalación. En 1971, los controles computarizados se consideraron revolucionarios. De hecho, la computadora que controlaba el telescopio de 24 pulgadas de Wallace lo hizo 10 veces más eficiente en el seguimiento preciso que los telescopios guiados manualmente. El comité de planificación escribió que gracias a esta tecnología, el observatorio se ubicaría entre las instalaciones más modernas de su tipo en cualquier parte del mundo.

Desde entonces, los equipos informáticos se han vuelto mucho más pequeños y fiables. El invierno pasado, los científicos de Wallace diseñaron nuevos controles robóticos para el gran telescopio. El nuevo sistema permitirá al telescopio autocorregirse y seguir el movimiento de un objeto planetario de forma prácticamente independiente. Esto realmente nos llevará al siglo actual, dice Brothers. El sistema también permite exposiciones más largas, dejando entrar más luz y proporcionando datos más claros.

Vi OVNI

—2 de diciembre de 1997, 8:45 p.m.

Bonito t ry

—2 de diciembre de 1997, 11:30 p.m.

Algunas cosas no han cambiado, como el humor y la camaradería que conlleva trabajar en medio de la noche. Y la práctica de la astronomía sigue estando sujeta al azar. En mayo, los investigadores que intentaron detectar una ocultación de Plutón desde Wallace se vieron frustrados por las nubes de tormenta. Pero los grupos en los cielos despejados de Vermont y Maryland se vieron bien.

El evento sucedió, más o menos donde lo predijimos, dice Brothers. Eso es un triunfo en sí mismo, explica: es muy importante que sepamos que nuestras predicciones son precisas.

Es especialmente importante porque Brothers, Person y otros astrónomos del MIT viajan hasta Tailandia y Australia gracias a sus predicciones, y el acceso a telescopios más grandes para eventos importantes también depende de su precisión. Por lo general, varios grupos compiten por los mismos telescopios en las mismas áreas en las mismas noches; es importante enviar propuestas precisas para tener una oportunidad. Intentamos estar al tanto de los eventos. Es un negocio muy despiadado, dice Zuluaga, medio en broma. Mira con un año de anticipación para determinar qué ocultaciones valdrá la pena seguir. Hay casi un poco de orgullo común en asegurar un buen telescopio para un evento importante, dice. Tener su propio observatorio en Westford es una gran ventaja para los eventos observables desde Nueva Inglaterra.

El Observatorio Wallace originalmente estaba destinado a durar 50 años, pero cuando cumple 40 años, no muestra signos de que su tiempo esté casi terminado. Tenemos nuevos equipos, más sistemas de control y estamos empezando a tener aún más interés en las clases, dice Brothers. El plan, dice Person, es seguir expandiéndose y creciendo más allá del período de vida originalmente imaginado. No estamos comenzando ninguna cuenta regresiva de 10 años hasta el final, dice. A medida que se renuevan los telescopios, se mejoran las cámaras y se siguen produciendo hallazgos importantes, Wallace sigue siendo un líder en la investigación de astronomía estudiantil. Como dice Brothers, creo que tenemos una joya escondida aquí.

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