Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian

Observatorio astronómico en Massachusetts, EE.UU.
Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian
AbreviaturaCfA
Establecido1973
ObjetivoInvestigación en astronomía , astrofísica , ciencias de la Tierra y del espacio.
Sede60 Garden Street, Cambridge, Massachusetts , Estados Unidos
Director
Lisa Kewley
Personal
850+
Sitio webwww.cfa.harvard.edu
Anteriormente llamado
Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica

El Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian ( CfA ), anteriormente conocido como Centro Harvard–Smithsonian de Astrofísica , es un instituto de investigación astrofísica operado conjuntamente por el Observatorio de la Universidad de Harvard y el Observatorio Astrofísico Smithsoniano . Fundado en 1973 y con sede en Cambridge, Massachusetts , Estados Unidos, el CfA lidera un amplio programa de investigación en astronomía , astrofísica , ciencias de la Tierra y del espacio , así como educación científica . El CfA lidera o participa en el desarrollo y operaciones de más de quince observatorios de investigación astronómica terrestres y espaciales en todo el espectro electromagnético , incluido el futuro Telescopio Gigante de Magallanes (GMT) y el Observatorio de rayos X Chandra , uno de los Grandes Observatorios de la NASA .

El CfA, que alberga a más de 850 científicos, ingenieros y personal de apoyo, es uno de los institutos de investigación astronómica más grandes del mundo. [1] Sus proyectos han incluido avances en cosmología y astrofísica de alta energía que han merecido el Premio Nobel , el descubrimiento de muchos exoplanetas y la primera imagen de un agujero negro . El CfA también cumple un papel importante en la comunidad mundial de investigación astrofísica : el Sistema de Datos Astrofísicos (ADS) del CfA, por ejemplo, ha sido adoptado universalmente [2] como la base de datos en línea del mundo de artículos de astronomía y física. Conocido durante la mayor parte de su historia como el "Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica", el CfA cambió su nombre en 2018 a su actual nombre en un esfuerzo por reflejar su estatus único como una colaboración conjunta entre la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsonian . La actual directora del CfA (desde 2022) es Lisa Kewley , quien sucede a Charles R. Alcock (director de 2004 a 2022), Irwin I. Shapiro (director de 1982 a 2004) y George B. Field (director de 1973 a 1982).

Historia del CfA

El Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian no es formalmente una organización legal independiente, sino más bien una entidad institucional operada bajo un memorando de entendimiento entre la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsonian . Esta colaboración se formalizó el 1 de julio de 1973, con el objetivo de coordinar las actividades de investigación relacionadas del Observatorio del Harvard College (HCO) y el Observatorio Astrofísico Smithsonian (SAO) bajo el liderazgo de un solo director, y alojado dentro del mismo complejo de edificios en el campus de Harvard en Cambridge, Massachusetts . La historia del CfA es, por lo tanto, también la de las dos organizaciones completamente independientes que lo componen. Con una historia combinada de más de 300 años, el HCO y el SAO han sido anfitriones de hitos importantes en la historia astronómica que anteceden a la fundación del CfA. Estos se resumen brevemente a continuación.

Historia del Observatorio Astrofísico Smithsoniano (SAO)

Samuel Pierpont Langley , el tercer secretario del Smithsonian , fundó el Observatorio Astrofísico Smithsoniano en el patio sur del Castillo Smithsonian (en el National Mall de EE. UU .) el 1 de marzo de 1890. El propósito inicial y principal del Observatorio Astrofísico era "registrar la cantidad y el carácter del calor del Sol". [3] Charles Greeley Abbot fue nombrado primer director del SAO, y el observatorio operó telescopios solares para tomar mediciones diarias de la intensidad del Sol en diferentes regiones del espectro electromagnético óptico . Al hacerlo, el observatorio le permitió a Abbot realizar refinamientos críticos en la constante solar , así como descubrir fortuitamente la variabilidad solar . Es probable que la historia temprana del SAO como observatorio solar fuera parte de la inspiración detrás del logotipo de "estallido solar" del Smithsonian, diseñado en 1965 por Crimilda Pontes . [4]

En 1955, la sede científica de la SAO se trasladó de Washington, DC a Cambridge, Massachusetts , para afiliarse al Observatorio del Harvard College (HCO). [3] Fred Lawrence Whipple , entonces presidente del Departamento de Astronomía de Harvard, fue nombrado nuevo director de la SAO. Por lo tanto, la relación de colaboración entre la SAO y el HCO es anterior a la creación oficial del CfA en 18 años. El traslado de la SAO al campus de Harvard también dio lugar a una rápida expansión de su programa de investigación. Tras el lanzamiento del Sputnik (el primer satélite creado por el hombre en el mundo) en 1957, la SAO aceptó un desafío nacional [5] para crear una red mundial de seguimiento por satélite, colaborando con la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en el Proyecto Space Track .

Con la creación de la NASA al año siguiente y durante toda la carrera espacial , la SAO lideró importantes esfuerzos en el desarrollo de observatorios en órbita y grandes telescopios terrestres , astrofísica de laboratorio y teórica , así como la aplicación de computadoras a problemas astrofísicos.

Historia del Observatorio de la Universidad de Harvard (HCO)

El Observatorio de la Universidad de Harvard , alrededor de 1899. La Plaza Harvard y la ciudad de Boston se ven al fondo. La mayoría de las cúpulas de los telescopios en primer plano ya no están en pie, pero la cúpula más grande en la parte superior derecha de la foto, que alberga el "Gran Refractor" de 1847, aún permanece. El Gran Refractor fue el telescopio más grande de los Estados Unidos hasta 1867. Fue el primer telescopio en tomar una imagen fotográfica de la Luna .
Las "computadoras" del Observatorio de la Universidad de Harvard frente al edificio C del Observatorio de la Universidad de Harvard , el 13 de mayo de 1913. El Centro de Astrofísica existe en este mismo lugar hoy en día. Fila de atrás (de izq. a der.): Margaret Harwood (extremo izquierdo), Mollie O'Reilly, Edward C. Pickering , Edith Gill, Annie Jump Cannon , Evelyn Leland (detrás de Cannon), Florence Cushman , Marion Whyte (detrás de Cushman), Grace Brooks. Fila de adelante : Arville Walker, desconocida (posiblemente Johanna Mackie), Alta Carpenter, Mabel Gill, Ida Woods .

En parte como respuesta al renovado interés público en la astronomía tras el regreso del cometa Halley en 1835 , el Observatorio del Harvard College fue fundado en 1839, cuando la Corporación Harvard nombró a William Cranch Bond como "Observador Astronómico de la Universidad". [6] Durante sus primeros cuatro años de funcionamiento, el observatorio estuvo situado [7] en la Casa Dana-Palmer (donde Bond también residía) cerca de Harvard Yard , y consistía en poco más de tres pequeños telescopios y un reloj astronómico. [6] En su libro de 1840 que relata la historia de la universidad, el entonces presidente de Harvard, Josiah Quincy III, señaló que "se necesita un telescopio reflector montado ecuatorialmente". [6] Este telescopio, el "Gran Refractor" de 15 pulgadas, se inauguró siete años después (en 1847) en la cima de Observatory Hill en Cambridge (donde todavía existe hoy, alojado en el complejo de edificios más antiguo del CfA). El telescopio fue el más grande de los Estados Unidos desde 1847 hasta 1867. William Bond y el fotógrafo pionero John Adams Whipple utilizaron el Gran Refractor para producir los primeros daguerrotipos claros de la Luna (lo que les valió un premio en la Gran Exposición de 1851 en Londres). Bond y su hijo, George Phillips Bond (el segundo director de HCO), lo utilizaron para descubrir la octava luna de Saturno, Hiperión (que también fue descubierta independientemente por William Lassell ).

Bajo la dirección de Edward Charles Pickering de 1877 a 1919, el observatorio se convirtió en el principal productor mundial de espectros y magnitudes estelares, estableció una estación de observación en Perú , [8] y aplicó métodos de producción en masa al análisis de datos . Fue durante este tiempo que HCO se convirtió en anfitrión de una serie de descubrimientos importantes en la historia astronómica , impulsados ​​​​por las llamadas " Computadoras " del observatorio (mujeres contratadas por Pickering como trabajadoras calificadas para procesar datos astronómicos). Estas " Computadoras " incluyeron a Williamina Fleming , Annie Jump Cannon , Henrietta Swan Leavitt , Florence Cushman y Antonia Maury , todas ampliamente reconocidas hoy como figuras importantes en la historia científica . [9] Henrietta Swan Leavitt , por ejemplo, descubrió la llamada relación período-luminosidad para las estrellas variables Cefeidas Clásicas , [10] estableciendo la primera " vela estándar " importante con la que medir la distancia a las galaxias . El descubrimiento, ahora llamado " ley de Leavitt ", se considera uno de los más importantes y fundamentales en la historia de la astronomía ; astrónomos como Edwin Hubble , por ejemplo, utilizarían más tarde la ley de Leavitt para establecer que el Universo se está expandiendo , la principal evidencia del modelo del Big Bang .

Tras la jubilación de Pickering en 1921, la dirección del HCO recayó en Harlow Shapley (un participante importante en el llamado " Gran Debate " de 1920). Esta era del observatorio se hizo famosa por el trabajo de Cecelia Payne-Gaposchkin , quien se convirtió en la primera mujer en obtener un doctorado en astronomía del Radcliffe College (a pocos pasos del observatorio). La tesis de Payne-Gapochkin de 1925 propuso que las estrellas estaban compuestas principalmente de hidrógeno y helio , una idea que se consideraba ridícula en ese momento. [11] Entre el mandato de Shapley y la formación del CfA, el observatorio fue dirigido por Donald H. Menzel y luego por Leo Goldberg , quienes mantuvieron programas ampliamente reconocidos en astrofísica solar y estelar. Menzel jugó un papel importante al alentar al Observatorio Astrofísico Smithsoniano a mudarse a Cambridge y colaborar más estrechamente con el HCO.

Historia conjunta como Centro de Astrofísica (CfA)

La base colaborativa de lo que finalmente daría origen al Centro de Astrofísica comenzó con el traslado del SAO a Cambridge en 1955. Fred Whipple , que ya era presidente del Departamento de Astronomía de Harvard (alojado dentro del HCO desde 1931 [12] ), fue nombrado nuevo director del SAO al comienzo de esta nueva era; una prueba temprana del modelo de una dirección unificada entre el HCO y el SAO. Los siguientes 18 años verían a las dos entidades independientes fusionarse cada vez más, operando efectivamente (pero informalmente) como un gran centro de investigación.

Esta relación conjunta se formalizó como el nuevo Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica el 1 de julio de 1973. George B. Field , entonces afiliado a Berkeley , fue designado como su primer director. Ese mismo año, se creó una nueva revista astronómica , la CfA Preprint Series , y un instrumento CfA/SAO que volaba a bordo del Skylab descubrió agujeros coronales en el Sol. [13] La fundación del CfA también coincidió con el nacimiento de la astronomía de rayos X como un nuevo campo importante que estuvo en gran medida dominado por los científicos del CfA en sus primeros años. Riccardo Giacconi , considerado el "padre de la astronomía de rayos X", fundó la División de Astrofísica de Altas Energías dentro del nuevo CfA al trasladar la mayor parte de su grupo de investigación (entonces en Ciencias e Ingeniería Americanas ) a SAO en 1973. Ese grupo luego lanzaría el Observatorio Einstein (el primer telescopio de rayos X de imágenes ) en 1976, y finalmente lideraría las propuestas y el desarrollo de lo que se convertiría en el Observatorio de rayos X Chandra . Chandra, el segundo de los Grandes Observatorios de la NASA y todavía el telescopio de rayos X más poderoso de la historia, continúa operando hoy como parte del Centro de rayos X Chandra del CfA. Giacconi luego ganaría el Premio Nobel de Física de 2002 por su trabajo fundacional en astronomía de rayos X.

Poco después del lanzamiento del Observatorio Einstein , Steven Weinberg del CfA ganó el Premio Nobel de Física en 1979 por su trabajo sobre la unificación electrodébil . La década siguiente vio el comienzo de la histórica Encuesta de Desplazamiento al Rojo del CfA (el primer intento de mapear la estructura a gran escala del Universo ), así como la publicación del "Informe de Campo", una Encuesta Decenal de Astronomía y Astrofísica muy influyente presidida por el Director saliente del CfA, George Field . Sería reemplazado en 1982 por Irwin Shapiro , quien durante su mandato como director (1982 a 2004) supervisó la expansión de las instalaciones de observación del CfA en todo el mundo, incluido el recién nombrado Observatorio Fred Lawrence Whipple , el Telescopio Infrarrojo (IRT) a bordo del Transbordador Espacial , el Telescopio de Espejos Múltiples (MMT) de 6,5 metros , el satélite SOHO y el lanzamiento de Chandra en 1999. Los descubrimientos liderados por CfA a lo largo de este período incluyen el trabajo canónico sobre la Supernova 1987A , la " Gran Muralla CfA2 " (entonces la estructura coherente más grande conocida en el Universo), la mejor evidencia hasta ahora de agujeros negros supermasivos y la primera evidencia convincente de un planeta extrasolar . [14]

En la década de 1980, el CfA también desempeñó un papel importante en la historia de la informática y de Internet: en 1986, el SAO comenzó a desarrollar SAOImage, una de las primeras aplicaciones basadas en X11 del mundo que se puso a disposición del público (su sucesor, DS9, sigue siendo el visor de imágenes astronómicas FITS más utilizado en todo el mundo). Durante este tiempo, los científicos y desarrolladores de software del CfA también comenzaron a trabajar en lo que se convertiría en el Sistema de Datos Astrofísicos (ADS), una de las primeras bases de datos en línea del mundo de artículos de investigación . [2] En 1993, el ADS estaba ejecutando las primeras consultas transatlánticas de rutina entre bases de datos, un aspecto fundamental de Internet en la actualidad. [2]

El CfA hoy

La primera imagen del anillo de fotones de un agujero negro ( M87* ), captada por el Event Horizon Telescope . El CfA desempeña un papel central en el proyecto. [15]

Investigación en el CfA

Charles Alcock , conocido por una serie de trabajos importantes relacionados con los objetos masivos compactos del halo , fue nombrado tercer director del CfA en 2004. Hoy Alcock supervisa uno de los institutos astronómicos más grandes y productivos del mundo, [1] con más de 850 empleados y un presupuesto anual de más de 100 millones de dólares. El Departamento de Astronomía de Harvard, alojado dentro del CfA, mantiene un complemento continuo de aproximadamente 60 estudiantes de doctorado , más de 100 investigadores postdoctorales y aproximadamente 25 estudiantes de pregrado de astronomía y astrofísica de Harvard College . SAO, mientras tanto, alberga un programa de pasantías de verano de REU de larga duración y muy bien valorado, así como muchos estudiantes de posgrado visitantes. El CfA estima que aproximadamente el 10% de la comunidad astrofísica profesional en los Estados Unidos pasó al menos una parte de su carrera o educación allí. [16]

El CfA es un socio principal o líder en las operaciones del Observatorio Fred Lawrence Whipple , el Submillimeter Array , el Observatorio MMT , el Telescopio del Polo Sur , VERITAS y una serie de otros telescopios terrestres más pequeños . El Plan Estratégico 2019-2024 del CfA incluye la construcción del Telescopio Gigante de Magallanes como una prioridad impulsora para el centro.

Junto con el Observatorio de rayos X Chandra , el CfA desempeña un papel central en una serie de instalaciones de observación basadas en el espacio , incluidas la sonda solar Parker lanzada recientemente , el telescopio espacial Kepler , el Observatorio de Dinámica Solar (SDO) y Hinode . El CfA, a través del Observatorio Astrofísico Smithsoniano, desempeñó recientemente un papel importante en el Observatorio de rayos X Lynx , un estudio conceptual de gran misión financiado por la NASA y encargado como parte de la Encuesta Decenal de Astronomía y Astrofísica de 2020 ("Astro2020"). Si se lanza, Lynx sería el observatorio de rayos X más potente construido hasta la fecha, lo que permitiría avances de un orden de magnitud en la capacidad con respecto a Chandra.

El SAO es uno de los 13 institutos participantes de la Junta del Event Horizon Telescope , y el CfA alberga su Centro de Operaciones de Conjuntos. En 2019, el proyecto reveló la primera imagen directa de un agujero negro. [17] El resultado es ampliamente considerado como un triunfo no solo de la astronomía observacional , sino de su intersección con la astrofísica teórica . La unión de los subcampos observacional y teórico de la astrofísica ha sido un enfoque principal del CfA desde su fundación. [13]

En 2018, el CfA cambió su nombre oficial a "Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian" en un esfuerzo por reflejar su estatus único como una colaboración conjunta entre la Universidad de Harvard y el Instituto Smithsonian . Hoy, el CfA recibe aproximadamente el 70% de su financiación de la NASA , el 22% de los fondos federales del Smithsonian y el 4% de la Fundación Nacional de Ciencias . El 4% restante proviene de contribuyentes que incluyen el Departamento de Energía de los Estados Unidos , la Fundación Annenberg , así como otras donaciones y donaciones. [16]

Estructura organizacional

La investigación en el CfA está organizada en seis divisiones y siete centros de investigación:

Divisiones científicas dentro del CfA

  • Física atómica y molecular (AMP)
  • Astrofísica de Altas Energías (HEA)
  • Astronomía óptica e infrarroja (OIR)
  • Radio y Geoastronomía (RG)
  • Ciencias solares, estelares y planetarias (SSP)
  • Astrofísica teórica (TA)

Centros alojados en el CfA

  • Centro de rayos X Chandra (CXC), el centro de operaciones científicas del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA
  • Instituto de Teoría y Computación (ITC)
  • Instituto de Física Teórica Atómica, Molecular y Óptica (ITAMP)
  • Centro de Computación Astrofísica Paralela (CPAC)
  • Centro de Planetas Menores (MPC)
  • Centro de datos del telescopio (TDC)
  • Centro de datos del radiotelescopio (RTDC)
  • Grupo de rayos X solares y estelares (SSXG)

El CfA también alberga el Departamento de Astronomía de la Universidad de Harvard, grandes instalaciones centrales de ingeniería y computación, el Departamento de Educación Científica, la Biblioteca John G. Wolbach, la base de datos de artículos de astronomía y física (ADS) más grande del mundo y la colección de placas fotográficas astronómicas más grande del mundo.

Observatorios operados con participación del CfA

Observatorios terrestres

Observatorios y sondas espaciales

Observatorios futuros planificados

Véase también

Referencias

  1. ^ ab "Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA)". www.natureindex.com . Consultado el 26 de abril de 2020 .
  2. ^ abc Kurtz, Michael J.; Eichhorn, Guenther; Accomazzi, Alberto; Grant, Carolyn S.; Murray, Stephen S.; Watson, Joyce M. (1 de abril de 2000). "El sistema de datos astrofísicos de la NASA: descripción general". Serie de suplementos de astronomía y astrofísica . 143 (1): 41–59. arXiv : astro-ph/0002104 . Código Bibliográfico :2000A&AS..143...41K. doi : 10.1051/aas:2000170 . ISSN  0365-0138.
  3. ^ ab DeVorkin, David H. (2018). El imperio de Fred Whipple: el Observatorio Astrofísico Smithsoniano, 1955-1973 . Prensa académica del Instituto Smithsoniano.
  4. ^ Anónimo (24 de marzo de 2020). «Crimilda Pontes: la diseñadora original del Smithsonian Sunburst». Archivos del Instituto Smithsoniano . Consultado el 29 de abril de 2020 .
  5. ^ Spiller, James (2015). "A la altura del desafío del Sputnik". En Spiller, James (ed.). Fronteras para el siglo americano . Palgrave Studies in the History of Science and Technology. Palgrave Macmillan US. págs. 21–64. doi :10.1057/9781137507877_2. ISBN 978-1-137-50787-7. {{cite book}}: |work=ignorado ( ayuda )
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  7. ^ "Casa Dana-Palmer | Noticias | The Harvard Crimson". www.thecrimson.com . Consultado el 29 de abril de 2020 .
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  11. ^ Payne-Gaposchkin, Cecilia, 1900-1979. (1996). Cecilia Payne-Gaposchkin: una autobiografía y otros recuerdos . Haramundanis, Katherine, 1937– (2ª ed.). Cambridge: Prensa de la Universidad de Cambridge. ISBN 0-521-48251-8.OCLC 33281965  .{{cite book}}: CS1 maint: nombres múltiples: lista de autores ( enlace ) CS1 maint: nombres numéricos: lista de autores ( enlace )
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  13. ^ ab "Aspectos destacados del primer cuarto de siglo de investigación de la CfA". www.cfa.harvard.edu/ . 5 de febrero de 2013 . Consultado el 30 de abril de 2020 .
  14. ^ Latham, David W.; Mazeh, Tsevi; Stefanik, Robert P.; Mayor, Michel; Burki, Gilbert (mayo de 1989). "El compañero invisible de HD114762: una probable enana marrón". Nature . 339 (6219): 38–40. Bibcode :1989Natur.339...38L. doi :10.1038/339038a0. ISSN  1476-4687. S2CID  4324036.
  15. ^ "CfA juega un papel central en la captura de una imagen emblemática de un agujero negro". www.cfa.harvard.edu/ . 9 de abril de 2019 . Consultado el 27 de abril de 2020 .
  16. ^ ab "www.cfa.harvard.edu/". www.cfa.harvard.edu/ . Consultado el 30 de abril de 2020 .
  17. ^ Akiyama, Kazunori; Alberdi, Antxon; Alef, Walter; Asada, Keiichi; Azulay, Rebecca; Baczko, Anne-Kathrin; Ball, David; Baloković, Mislav; Barrett, John; Bintley, Dan; Blackburn, Lindy (10 de abril de 2019). "Resultados del primer telescopio de horizonte de sucesos M87. I. La sombra del agujero negro supermasivo". The Astrophysical Journal . 875 (1): L1. arXiv : 1906.11238 . Código Bibliográfico :2019ApJ...875L...1E. doi : 10.3847/2041-8213/ab0ec7 . ISSN  2041-8213.
  • Sitio web oficial

42°22′53″N 71°07′42″O / 42.38146, -71.12837

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