Proyecto OHANA. Uniendo telescopios distantes con fibra óptica.

OHANA es una palabra hawaiana que significa “familia”, pero que al mismo tiempo es el acrónimo de Optical Hawaiian Array for Nanoradian Astronomy, en castellano “Red Óptica Hawaiana para Astronomía Nanoradián” que obviamente se refiere a la precisión angular que, se supone, el proyecto podría llegar a proveer.

http://www.cfht.hawaii.edu/~lai/ohana.html

La cumbre de Mauna Kea posee una de las mayores aglomeraciones de telescopios de tamaño relevante, contabilizándose hasta siete de estos instrumentos, la mitad de ellos de entre los de mayor tamaño del planeta. Destacan los telescopios Keck I y II, grandes moles con espejos segmentados de 10 metros de diámetro, que además tienen la peculiaridad de estar conectados entre sí para realizar observaciones simultáneas.

La  inteferometría es la técnica astronómica que permite salvar la limitación del poder de resolución derivada de los diámetros de los espejos de los telescopios, permitiendo formar telescopios virtuales con un tamaño equivalente al de las distancias existentes entre telescopios, también llamadas líneas de base.

http://es.wikipedia.org/wiki/Interferometr%C3%ADa

Lo cierto es que para poder conseguir sintetizar imágenes interferométricas es necesario poder poner en línea el mayor número de telescopios posible. Esto es lo que se propone en los interferómetros astronómicos existentes, como el VLTI, CHARA o MROI, que cuentan con 4 ó 6 telescopios de pequeño tamaño, pero dotados de una infraestructura específica para interferometría, con conductos que permiten transportar la luz desde los puntos focales de los telescopios hasta el laboratorio donde se combina su luz. Aún así, todavía estamos muy lejos, en el visible y el infrarrojo, de las grandes infraestructuras interferométricas de la radioastronomía, donde se conectan decenas de antenas distribuidas por los cinco continentes, como en el VLA, ALMA o el futuro SKA.

Por otra parte, y además de la interferometría clásica, donde la luz es transportada de forma coherente hasta el laboratorio para combinarlas y formar franjas de interferometría, que es el observable que se mide, también existe la posibilidad de unir directamente la luz de todos esos telescopios para formar un Hipertelescopio, un concepto teórico que todavía no se ha comprobado en observaciones reales.

http://en.wikipedia.org/wiki/Astronomical_interferometer#Labeyrie.27s_hypertelescope

Pero ¿qué pasa si disponemos ya en un mismo lugar de grandes telescopios y de un laboratorio de interferometría? ¿Podríamos conectar la luz de todos los telescopios y formar un telescopio gigante, del tamaño de la cumbre donde se ubican?

El proyecto OHANA nació ya en 1996, en un artículo publicado por el profesor Mariotti, con la idea de enlazar los 7 grandes telescopios de Mauna Kea y llevar la luz de todos ellos hasta el laboratorio del inteferómetro Keck. La principal característica de este proyecto consiste en que los telescopios se unirían mediante fibra óptica, que transportaría la luz recogida hasta el laboratorio del Keck. Esto era una propuesta novedosa, puesto que lo  habitual es usar conductos de vacío y espejos derivadores de la luz, para transportarla.

Las primeras pruebas fueron todo un éxito, logrando conectar en 2006 con una fibra óptica de más de 500 metros de longitud la luz procedente de los gemelos Keck (que tienen una separación inferior, de 85 metros entre ellos), demostrando la viabilidad técnica de la propuesta. La detección de franjas de interferencia transportadas desde tanta distancia por fibra óptica suponía un respaldo importante al proyecto.

La siguiente fase consistía en la unión mediante fibra de los telescopios Gemini Norte, de 8 m y el CFHT, de 3.5 m. En 2008 se instaló la infraestructura para la fibra óptica, y las primeras franjas de interferencia se lograron empleando para ello dos pequeños telescopios de 20 cm que observaron una estrella brillante. Este experimento se denominó como OHANA-Iki,  y aunque sus resultados todavía no han sido oficialmente publicados en revistas científicas, fue otro éxito del programa.

Como podéis observar por los plazos del proyecto, no ha estado exento de problemas ni parece que haya contado con una financiación suficiente. Lo más grave a solucionar son los problemas derivados de las vibraciones y las oscilaciones de temperatura en las fibras ópticas. Aún así, el proyecto no ha muerto y sigue, poco a poco, adelante.

El hecho de que los telescopios Gemini y CFHT se encuentren ya comunicados entre sí por la fibra óptica instalada ha permitido un aprovechamiento reciente de esta conexión. La luz recibida por la gran capacidad colectora del espejo de 8 metros del Gemini  Norte se ha volcado directamente sobre el instrumento ESPADONS, del CFHT, un espectroscopio muy específico (observa en el visible) del que carece el Gemini. La luz ha tenido que recorrer nada menos que 270 metros a través de la fibra óptica, para llegar al instrumento científico.

Esto también supondrá toda una revolución, veamos por qué.

Con el lógico crecimiento en tamaño de los telescopios, los mayores presupuestos y desarrollos de instrumentación han ido a parar a los grandes observatorios. Esto ha significado que, para poder subsistir, los telescopios ahora medianos han terminado con solo uno o dos instrumentos muy especializados, pero logrando simplificar y abaratar las operaciones de observación. Dedicados a programas exclusivos de muchas noches de duración, los telescopios pequeños y medianos se han especializado en campos muy concretos, continuando los más grandes con las observaciones más generales, pero al límite de las capacidades técnicas y observacionales.

Esto, sin embargo, puede llegar a suponer una desventaja para los grandes telescopios, dotados de un número limitado de instrumentos, pese a su mayor aporte de recursos. Y aquí surge la idea ¿por qué no unir con fibra óptica la luz del telescopio grande y poder conectarla, cuando sea necesario, con los instrumentos especializados de los telescopios medianos? De esta forma, y de golpe, podemos incrementar de forma notable el número de instrumentos disponibles para un gran telescopio, aprovechando los instrumentos cercanos existentes, sin necesidad de tener que implementarlos físicamente y ahorrando en el proceso mucho dinero.

En definitiva, todavía queda mucho para que podamos ver la primera luz de un hipertelescopio en Mauna Kea o en La Palma, pero con el tiempo todo se andará. Seguro.

Más información:

GRACES: Gemini remote access to CFHT ESPaDOnS Spectrograph through the longest astronomical fiber ever made (Experimental phase completed.)

http://arxiv.org/abs/1409.7448

Direct imaging with highly diluted apertures. II. Properties of the point spread function of a hypertelescope

http://arxiv.org/abs/1001.3393

A Fibered Large Interferometer On Top of Mauna Kea : OHANA, the OPTICAL HAWAIIAN ARRAY FOR NANO-RADIAN ASTRONOMY

http://www.cfht.hawaii.edu/~lai/OHANA/ohana_spie.pdf

INTERFEROMETRIC COUPLING OF THE KECK TELESCOPES WITH SINGLE-MODE FIBERS

http://www.sciencemag.org/content/311/5758/194.long

OHANA review

http://adsabs.harvard.edu/abs/2014ipco.conf..175W