ELT: l’ull gegant d’Europa

Els grans telescopis de 4, 8 i 10m que es van començar a construir de manera generalitzada a partir dels anys 70 del segle passat, juntament amb la millora dels instruments especialment l’adveniment dels detectors digitals, i també la capacitat de ficar telescopis a l’espai, s’han obert nous horitzons que porten als límits la base del nostre coneixement sobre l’univers i la física. En aquest inici de segle XXI, l’astronomia ha entrat en una nova era que anhela respondre als nombrosos interrogants i misteris que s’han aixecat aquests darrers 50 anys d’observacions. Estem davant un moment definitori tant a nivell de la recerca dels orígens de l’univers i del seu contingut, com de la recerca dels nostres propis orígens o si la Terra és la única en la que hi ha vida en la immensitat de l’espai. Per fer els propers passos dins de l’exploració del cosmos i respondre a algunes d’aquestes preguntes que ara ens fem, es va evidenciar ja al tomb del segle que ens calia anar molt més enllà del que els instruments i telescopis actuals podien anar. Així doncs en paral·lel al desenvolupament de telescopi espacial James Webb, es van començar a planejar la nova generació de telescopis òptics terrestres, una generació que ens permetés fer aquest salt endavant tant necessari. Fins aleshores, els telescopis havien evolucionat, des de principis del segle XX, doblant senzillament la dimensió del mirall principal. Però va quedar clar des d’un principi, que per arribar als objectius marcats aquesta evolució ja no era suficient. Vista del ELT amb les portes de la cúpula oberta – Crèdit: ESO L’Observatori Europeu Austral (ESO), l’organització que gestiona els telescopis europeus instal·lats a Xile, que ja va ser pionera amb la construcció dels 4 telescopis de 8m que conformen el Very Large Telescope (VLT), també va ser pionera en la concepció d’aquesta nova generació de telescopis gegants. Els primers dissenys de 100m i 60m de mirall van ser descartats per ser massa costosos i molt al limit del que la tecnologia permet avui en dia. Finalment al 2010, desprès de 10 anys de discussió, es va aprovar el disseny i la construcció d’un telescopi de 40m, el Extremely Large Telescope (ELT), que s’instal·laria a Cerro Armazones, a 3.046m d’altitud en el desert d’Atacama de Xile. Una localització molt pròxima al Cerro Paranal on ja s’hi troba el VLT i que ha demostrat ser una excel·lent combinació de cels clars i secs, tot el que cal per les millors observacions. Al 2012 es va aprovar l’inici de la construcció i al 2014 es van iniciar les obres. El disseny del ELT és totalment innovador i trencador amb tot el que ha existit fins ara. El mirall principal de 39,4m de diàmetre estarà format per 798 miralls hexagonals, de 1,4m i 50mm d’espessor. Permetrà tenir una capacitat col·lectora de llum de gairebé 1000m2, 20 vegades més que un dels telescopis VLT. Per mantenir la forma general de la superfície sense canvis contra les deformacions causades per factors externs com el vent, la gravetat, els canvis de temperatura o les vibracions, uns sensors mesuren constantment les posicions dels segments de mirall primaris en relació amb els seus veïns immediats i els 2394 actuadors de posició, 3 per a cada segment, utilitzen aquesta informació per ajustar el sistema contínuament amb precisió nanomètrica. El sistema òptic està format de 4 miralls més, siguen els miralls secundaris i terciaris els més complexos. El secundari, de 4,2m de diàmetre, serà el mirall convex (corbat cap a fora) més gran mai realitzat. La complexitat tècnica de produir aquest mirall, molt convex i asfèric, està augmentada pel fet que té un limit de pes de 3,5 tones, ja que ha de ser muntat amb precisió mil·limètrica, suspès a uns 40 metres sobre el mirall principal. Esquema de funcionament òptic del ELT – Crèdit: ESO El 3r mirall també és inèdit, ja que també haurà de ser corbat, aquest cop còncau (cap a dins), i tindrà una dimensió de 3,8m, una talla mai vista en un telescopi fins ara però necessari per poder encabir tota la longitud focal, d’uns 700m, dins d’un espai que sigui desplaçable sota una cúpula. Aquesta cúpula també tindrà dimensions considerables, amb 80m d’alçada i 88m de diàmetre, serà la més gran mai construïda per un telescopi. El seu pes serà de 6100 tones, i s’haurà de moure a uns 5km/h per poder apuntar i seguir els objectes en el cel, tota una proesa. Tota aquesta estructura s’haurà de poder ventilar i refredar homogèniament per evitar les pertorbacions creades pel vent i les turbulències d’aires a diverses temperatures que són molt perjudicials per les observacions. Vista aérea de la construcció del ELT al desembre del 2023 – Crèdit: ESO Els reptes tecnològics són majúsculs i massa nombrosos per enumerar-los tots, però fins ara la ESO juntament amb les diverses empreses, totes europees, que participen de la construcció, han aconseguit superar-los tots amb nota i la construcció segueix segons el pla previst, amb un cost total que superarà els 1500 milions d’Euros. Si no hi ha cap entrebanc, el 2028, el telescopi podrà obrir el seu ull gegant i començar a observar l’univers d’una manera que mai ho hem fet. Per primera vegada podrem observar directament planetes similar a la Terra al voltant d’estels molts distants, capaços de tenir vida a la seva superfície. Podrem estudiar les seves atmosferes i detectar els elements que ens indiquin l’existència de vida. Potser podrem respondre a la pregunta de si estem sols o no en l’univers. A més, el conjunt d’instruments de l’ELT permetrà als astrònoms sondejar les primeres etapes de la formació de sistemes planetaris i detectar aigua i molècules orgàniques en discos protoplanetaris al voltant de les estrelles en procés, desvetllant els misteris fonamentals sobre la formació i l’evolució dels planetes similars a la Terra. En sondejar els objectes més llunyans, l’ELT proporcionarà pistes per entendre la formació dels primers objectes que es van formar, ja siguin estrelles primordials o de generació III, galàxies primordials i forats negres, així com les seves relacions. Els estudis d’objectes extrems com els forats negres es beneficiaran del poder de l’ELT per obtenir més informació sobre els diferents processos en joc al voltant dels objectes compactes. També ens ajudarà a entendre com es formen i evolucionen les galàxies, des de les primeres que es van formar fa més de 13.000 milions d’anys fins a la nostra i entendre com han canviat amb el temps. L’ELT en funcionament un cop estigui acabat – Crèdit: ESO Finalment, un dels objectius de l’ELT és la possibilitat de fer una mesura directa de l’acceleració de l’expansió de l’Univers, provoca per l’energia obscura que no arribem a encara a definir. Aquesta mesura amb l’estudi de com canvien els paràmetres físics, si es que canvien, al llarg del temps, ens permetrà segurament de fer el pas necessari cap a la construcció de la nova física que ha de permetre reconciliar la relativitat general amb la física quàntica. L’ull gegant europeu no només observarà els misteris del cosmos, sinó que ens ha d’ajudar a revelar l’entrellat de la nostra realitat mateixa, obrint una nova era daurada de la física, com la que va tenir lloc a principis del segle XX. Comparativa de les dimensions del ELT – Crèdit: ESO