Espectroscopía
Técnica clave en Astrofísica que proporciona datos cruciales sobre parámetros físicos de fuentes celestes.
La espectroscopia es una técnica fundamental en astrofísica, la cual disponibiliza una serie de parámetros físicos de fuentes celestes, como las estrellas. A través de la espectroscopia es posible medir la composición química, la dinámica, la temperatura, la densidad y la presión de las fuentes astronómicas.
En comparación con la astronomía posicional, la rama que estudia la posición de las estrellas y los planetas, la espectroscopia es un área de estudio relativamente nueva iniciada por el jesuita Ángelo Secchi en el siglo XIX.
La Pontificia Universidad Católica de Chile, tiene una historia y una tradición en espectroscopia que comenzó en 1928. Esta historia comienza cuando la Universidad recibe como donación el Observatorio Lick de la Universidad de California, siendo el primer observatorio espectroscópico del hemisferio sur, conocido desde ese entonces como el Observatorio Manuel Foster.
Actualmente el Centro de Astro-Ingeniería esta área tiene como principal objetivo el diseño, construcción y operación de espectrógrafos astronómicos. Desde que el AIUC comenzó sus operaciones, ya son cuatro espectrógrafos que han sido diseñados y fabricados en el Centro, y uno más actualmente en etapa de construcción. Cada espectrógrafo que ha sido construido en el AIUC ha sido de una complejidad mayor a su predecesor. A continuación, se describe las características de cada uno de ellos.
PROYECTOS
PUCHEROS
Espectrógrafo Echelle de alta resolución, desarrollado en el Centro de Astro-Ingeniería para brindar una herramienta efectiva en la investigación y enseñanza de la astronomía, que actualmente está en funcionamiento en el Observatorio Docente de la Universidad Católica, ubicado en la Hacienda Santa Martina en Lo Barnechea, en Santiago.
El espectrógrafo PUCHEROS comenzó a desarrollarse en el año 2009 como parte de un proyecto Fondecyt adjudicado por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID), con el sub-director del Centro, Leonardo Vanzi como Investigador Principal y líder de este proyecto. Este fue el primer espectrógrafo desarrollado por el AIUC con el objetivo de explotar las capacidades que ofrecen los pequeños telescopios de manera rentable, cubriendo las necesidades de observación de una parte de la comunidad astronómica de Chile y de otros países. En particular, PUCHEROS es un instrumento adecuado para el monitoreo espectroscópico a largo plazo de objetivos brillantes, variables y transitorios hasta una magnitud V de aproximadamente 10. El instrumento está alimentado por una fibra óptica de un solo canal y cubre el rango visible de 390 a 730 nm, alcanzando una resolución espectral de aproximadamente 20.000.
FIDEOS
FIDEOS es un espectrógrafo de alta resolución que hasta el 2024 estuvo instalado en el telescopio de 1 metro del Observatorio de La Silla. Diseñado para la medición precisa de velocidades radiales, alcanza una resolución espectral de R=40.000 y una precisión de hasta 8 m/s, lo que lo convierte en una herramienta clave para la detección y caracterización de exoplanetas y estrellas binarias. Su estabilidad y diseño optimizado permiten realizar estudios a largo plazo de la dinámica estelar, proporcionando datos fundamentales para la comprensión de la evolución de las estrellas y los sistemas planetarios.
Gracias a su capacidad de operar de manera remota, FIDEOS ha sido utilizado en programas de monitoreo de exoplanetas y estrellas pulsantes, contribuyendo significativamente a la astrofísica estelar. Su implementación ha permitido el desarrollo de técnicas avanzadas en espectroscopía de alta resolución en telescopios de mediano tamaño, fortaleciendo la capacidad de investigación astronómica desde Chile y su integración en estudios globales sobre la formación y evolución de sistemas planetarios. Actualmente el espectrógrafo se encuentra decomisionado, en espera de determinar su próximo uso en algún observatorio del país.
PUCHEROS +
PUCHEROS+ es la evolución del espectrógrafo PUCHEROS, desarrollado para telescopios de pequeño y mediano tamaño. Con una resolución espectral de R=18.000 y una precisión en velocidad radial mejor a 30 m/s, este instrumento está diseñado para la observación de estrellas brillantes y la caracterización de sus propiedades espectrales. Su instalación en el telescopio de 1.52 metros de La Silla ha permitido su uso como un instrumento interino en la caracterización de exoplanetas, seguimiento de estrellas activas y el análisis detallado de objetos con variabilidad espectral, a la espera de la instalación del espectrógrafo PLATOSpec.
Este espectrógrafo ha sido clave en la optimización de técnicas de espectroscopía de alta resolución en telescopios de menor apertura. Su flexibilidad y eficiencia lo han convertido en un valioso recurso para estudios astronómicos que requieren un balance entre precisión y cobertura temporal. Además, ha servido como plataforma para el desarrollo tecnológico en instrumentación astronómica, consolidando la experiencia del equipo de instrumentación del Centro de Astro-Ingeniería en el diseño y operación de espectrógrafos avanzados.
PLATOSpec
Espectrógrafo de alta resolución (R=70.000) diseñado para la caracterización de exoplanetas descubiertos por la misión espacial PLATO de la Agencia Espacial Europea (ESA). Instalado en el telescopio de 1.52 metros de La Silla, este instrumento permite mediciones de velocidad radial con una precisión de hasta 5 m/s, facilitando la determinación de masas y órbitas planetarias. Su integración en la red de telescopios dedicados al estudio de exoplanetas refuerza la capacidad de análisis de estos sistemas, proporcionando datos clave para la astrofísica moderna.
PLATOSpec fue diseñado y ensamblado en el Laboratorio de Óptica del Centro de Astro-Ingeniería, y trasladado al Observatorio La Silla en octubre del 2024. Su primera luz se obtuvo en noviembre del mismo año y actualmente se encuentra en etapa de comissioning. Su diseño avanzado y su integración con telescopios de mediano tamaño lo convierten en una pieza clave para la caracterización de sistemas planetarios.
El proyecto PLATOSpec, que comprende la rehabilitación del telescopio 1.52 m. del Observatorio La Silla, la construcción del espectrógrafo y la configuración y puesta en marcha de sus sistemas, es un proyecto del Consorcio PLATOSpec, que reune a la Academia Checa de Ciencias, el Observatorio de Tautenburg y el Centro de Astro-Ingeniería UC como instituciones principales, y además en colaboración con otras instituciones científicas nacionales e internacionales. La participación del Centro de Astro-Ingeniería en este proyecto fortalece la presencia de Chile en proyectos de instrumentación astronómica de vanguardia.
TARdYS en TAO 6.5m
Espectrógrafo infrarrojo de alta resolución (R = 60.000) diseñado para el telescopio TAO de 6.5 m, operado por la Universidad de Tokio, ubicado en la región de Antofagasta. Su diseño óptico avanzado, basado en una configuración de echelle R6, permite obtener espectros detallados en un amplio rango de longitudes de onda, optimizando la detección y caracterización de exoplanetas mediante mediciones de velocidad radial. Con este instrumento, se busca alcanzar una alta estabilidad y precisión, facilitando la investigación de sistemas planetarios y objetos estelares con una calidad comparable a la de los grandes observatorios internacionales.
Este proyecto es fruto de una colaboración internacional que refuerza la participación de Chile en el desarrollo de instrumentación astronómica de última generación. TARdYS amplía las capacidades observacionales de telescopios de mediano tamaño y contribuye a la formación de nuevas generaciones de científicos e ingenieros en el ámbito de la espectroscopía de alta resolución. Su implementación permitirá abordar preguntas fundamentales sobre la formación y evolución de sistemas exoplanetarios, consolidando la contribución de Chile en la exploración del universo. La instalación de TARdYS se espera concretar durante el segundo semestre del 2025.