La huella dactilar de las estrellas: el nuevo espectrógrafo CAFÉ para Calar Alto

Tras superar la fase de entrega, ya se encuentra operativa en el Observatorio de Calar Alto la incorporación más reciente a su equipo instrumental, el espectrógrafo de alta resolución bautizado como CAFÉ. Este aparato, diseñado y construido en Calar Alto para su telescopio reflector Zeiss de 2.2 m de abertura, permite analizar en detalle la luz de los cuerpos celestes para extraer de ella una información astrofísica rica y variada. CAFÉ será uno de los caballos de batalla del telescopio de 2.2 m de Calar Alto a partir de este momento.

Espectros y espectrógrafos

Casi toda la información de la que disponemos acerca de los astros procede del estudio de la luz que nos llega de ellos. Las herramientas más potentes para el análisis de la luz se llaman espectrógrafos. Los espectrógrafos emulan en el laboratorio o al pie del telescopio el mismo proceso que la naturaleza despliega ante la vista cuando se forma un arco iris. En el arco iris la luz blanca del Sol atraviesa las gotas de lluvia y en ese trance se descompone en los colores que la constituyen. Los espectrógrafos toman la luz que llega del cielo, por ejemplo de una estrella, y la hacen pasar a través de algún dispositivo que desempeñe el papel de la gota de agua. El resultado consiste en la descomposición de la luz estelar en la infinidad de colores que la conforman: el «arco iris» estelar, que en física recibe el nombre de espectro.

El arco iris: un espectro de la estrella más cercana (el Sol) obtenido con un espectrógrafo natural, las gotas de lluvia

El espectro puede captarse con un detector adecuado para proceder a su estudio. El análisis espectral da acceso a una cantidad abrumadora de información acerca de los astros: movimientos, temperaturas, presiones, composición química, intensidad de la gravedad… Puede decirse que el espectro de una estrella equivale a su huella dactilar solo que, aparte de identificarla de manera unívoca, incluye más datos específicos que cualquier código de barras imaginable.

Por supuesto, el proceso de generación de un espectro, un «arco iris» artificial, es mucho más complejo que el que se produce con la luz solar cuando llueve. Además, se alcanza un grado de detalle en la descomposición en colores muchísimo mayor del que ofrecen las gotas de agua. Los espectrógrafos de mayor potencia son los de tipo échelle, palabra francesa que significa «escala» o «escalera» y que hace referencia a la forma de una de sus piezas centrales, la que cumple la función de la gota de agua en el arco iris: la red de difracción escalonada.

Los espectrógrafos de todo tipo forman parte de la batería de instrumentos que equipan cualquier observatorio astronómico moderno. Como es natural, el Observatorio de Calar Alto ha contado con esta clase de dispositivos desde el inicio de sus operaciones en el año 1975. Como otros instrumentos, los espectrógrafos se han ido actualizando cada pocos años para mantener este observatorio siempre en la vanguardia de la astronomía observacional.

El telescopio reflector Zeiss de 2.2 m del Observatorio de Calar Alto

Café con fibra

Ahora se acaba de estrenar un nuevo espectrógrafo échelle de alta resolución para el telescopio reflector Zeiss de 2.2 m de Calar Alto. Este instrumento ha sido bautizado como CAFÉ, acrónimo de Calar Alto Fibre-fed Échelle, es decir, espectrógrafo «échelle para Calar Alto alimentado con fibra». Este último detalle no hace referencia a problemas digestivos o de nutrición (el café normal, por otra parte, es un alimento muy pobre en fibra), sino que describe el modo en que la luz estelar captada por el telescopio recorre su camino hasta entrar en el espectrógrafo para ser analizada. Aprovechando los últimos avances tecnológicos, el telescopio recoge la luz de las estrellas y la introduce en una fibra óptica. Esta fibra recorre unos veinte metros hasta alcanzar el instrumento CAFÉ propiamente dicho, que en este caso no cuelga del telescopio en sí, sino que se aloja en una habitación aislada, estabilizada mecánica y térmicamente. Así, la precisión del aparato se incrementa de manera espectacular.

El espectrógrafo CAFÉ ha sido diseñado y construido íntegramente en el Observatorio de Calar Alto, con Sebastián F. Sánchez como investigador principal y Jesús Aceituno como co-investigador principal. Es la primera vez que un instrumento destinado a uno de los grandes telescopios del Centro Astronómico Hispano Alemán cubre todas sus fases de desarrollo dentro de esta entidad. De este modo Calar Alto se convierte en un centro que fomenta el desarrollo de las empresas con base tecnológica en su entorno inmediato. Se ha contado además con colaboración de la Universidad de Gotinga, el Observatorio de Múnich y la Universidad Complutense de Madrid. La empresa iTEC Astronómica ha actuado como contratista principal.

Hasta el año 2010, las funciones de CAFÉ las desempeñaba en Calar Alto otro espectrógrafo de la clase échelle, el denominado FOCES (Fibre Optics Cassegrain Échelle Spectrograph, «espectrógrafo échelle Cassegrain con fibra óptica»), un instrumento perteneciente a la Universidad de Múnich, en préstamo en Calar Alto durante bastantes años pero que fue retirado por la entidad propietaria en el año 2010. Ya desde antes se había iniciado el proceso para la construcción de su sustituto, CAFÉ, un sucesor que supera con creces las prestaciones de su antecesor gracias a un diseño cuidadoso y a las múltiples mejoras tanto tecnológicas como conceptuales que incorpora, entre las que destaca la atención especial prestada a la estabilidad del instrumento. El aparato va además acompañado de un sistema específico de tratamiento de datos que facilitará su manejo y explotación. Se prevén ampliaciones y mejoras en el futuro inmediato tanto para el instrumento como para sus programas de control y proceso de datos.

CAFÉ vio la primera luz en mayo de 2011 y, superada la fase de entrega, se encuentra ya operativo y prestando servicio a la comunidad de usuarios de Calar Alto tanto de España como de Alemania y del resto del mundo. Entre sus múltiples campos de aplicación se encuentra la investigación sobre planetas alrededor de otras estrellas (exoplanetas o planetas extrasolares), la astrosismología o el estudio de enanas marrones. CAFÉ está llamado a convertirse en uno de los instrumentos de mayor demanda y producción científica del Centro Astronómico Hispano Alemán durante los próximos años.

© Observatorio de Calar Alto, setiembre 2011                                                   Esta dirección de correo electrónico está siendo protegida contra los robots de spam. Necesita tener JavaScript habilitado para poder verlo.