Observatorio Gemini

Observatorio Gemini

Gemini Norte en Hawái y Gemini Sur en Chile
Nombres alternativos	Observatorio Internacional Gemini
Llamado en honor a	Géminis
Organización	Consorcio Gemini ( NSF -EE.UU., NRC-Canadá, CONICYT-Chile, MCTI-Brasil, MCTIP-Argentina, KASI-Corea) y AURA
Ubicación	Mauna Kea Access Rd, Hawaii , US Cerro Pachón , Chile
Coordenadas	19°49′26″N 155°28′11″O / 19.82396, -155.46984 (Observatorio Gemini Norte) 30°14′27″S 70°44′12″O / 30.24073, -70.73659 (Observatorio Gemini Sur)
Altitud	4.213 m (13.822 pies) 2.722 m (8.930 pies)
Establecido	2000
Sitio web	www.gemini.edu
Telescopios
Géminis Norte Reflector Cassegrain de 8,1 m Géminis Sur Reflector Cassegrain de 8,1 m
Medios relacionados en Commons
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El Observatorio Gemini está formado por dos telescopios de 8,1 metros (26,6 pies) , Gemini Norte y Gemini Sur , situados en Hawái y Chile , respectivamente. Estos telescopios gemelos ofrecen una amplia cobertura de los cielos del norte y del sur y se encuentran entre los telescopios ópticos/ infrarrojos más avanzados disponibles para los astrónomos. (Véase la lista de los telescopios reflectores ópticos más grandes ) .

El observatorio es propiedad de la National Science Foundation (NSF) de los Estados Unidos , el Consejo Nacional de Investigación de Canadá , CONICYT de Chile, MCTI de Brasil , MCTIP de Argentina y el Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) de la República de Corea , y está operado por ellos . La NSF es el principal contribuyente financiero, proporcionando alrededor del 70% de los recursos necesarios. La Association of Universities for Research in Astronomy (AURA) administra las operaciones y el mantenimiento del observatorio a través de un acuerdo de cooperación con la NSF, actuando como Agencia Ejecutiva en nombre de los socios internacionales. NOIRLab de la NSF es el centro nacional de los EE. UU. para la astronomía óptica nocturna terrestre y opera Gemini como uno de sus programas. ^[1]

Los telescopios Gemini están equipados con instrumentos modernos y se destacan por su rendimiento óptico y en el infrarrojo cercano. Utilizan tecnología de óptica adaptativa para contrarrestar la distorsión atmosférica. Cabe destacar que Gemini es líder en imágenes infrarrojas asistidas por óptica adaptativa de campo amplio y recientemente ha puesto en servicio el Gemini Planet Imager, que permite a los investigadores observar y estudiar directamente exoplanetas con una tenuidad extrema en comparación con sus estrellas anfitrionas. Gemini apoya la investigación en varios dominios de la astronomía moderna, incluido el Sistema Solar , los exoplanetas, la formación y evolución de estrellas , la estructura y dinámica de las galaxias, los agujeros negros supermasivos , los cuásares distantes y la estructura del Universo a gran escala.

Anteriormente, Australia y el Reino Unido también participaron en la asociación del Observatorio Gemini. Sin embargo, el Reino Unido retiró su financiación a fines de 2012. En respuesta, el observatorio ha reducido significativamente los costos operativos, agilizado las operaciones e implementado medidas de ahorro de energía en ambos sitios. Además, ambos telescopios ahora se operan de forma remota desde los centros de operaciones de la instalación base ubicados en Hilo , Hawái, y La Serena , Chile. En 2018, KASI firmó un acuerdo para convertirse en un participante de pleno derecho del Observatorio Gemini. ^[2]

La sede internacional y el Centro de Operaciones del Norte del Observatorio Gemini se encuentran en Hilo, Hawái, en la Universidad de Hawái en Hilo University Park. El Centro de Operaciones del Sur se encuentra en el campus del Observatorio Interamericano de Cerro Tololo (CTIO), cerca de La Serena, Chile .

• El telescopio "Gemini Norte", oficialmente llamado Frederick C. Gillett Gemini Telescope ^[3], está situado en Mauna Kea , Hawái , junto a muchos otros telescopios. Esta ubicación ofrece excelentes condiciones de observación debido a las magníficas condiciones atmosféricas (estables, secas y raramente nubladas) sobre el volcán inactivo de 4.200 metros de altura (13.800 pies). Vio su primera luz en 1999 y comenzó sus operaciones científicas en 2000.

• El telescopio "Gemini Sur" está situado a más de 2.700 metros (8.900 pies) de altura en una montaña de los Andes chilenos llamada Cerro Pachón . El aire muy seco y la cobertura nubosa insignificante hacen de esta otra ubicación privilegiada para el telescopio (también compartida por varios otros observatorios, incluidos el Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR) y el Observatorio Interamericano de Cerro Tololo). Gemini Sur vio su primera luz en el año 2000.

Juntos, los dos telescopios cubren casi todo el cielo excepto dos áreas cerca de los polos celestes: Géminis Norte no puede apuntar al norte de la declinación +89 grados, y Géminis Sur no puede apuntar al sur de la declinación −89 grados.

Ambos telescopios Gemini emplean una gama de tecnologías para proporcionar un rendimiento líder a nivel mundial en astronomía óptica e infrarroja cercana, incluidas estrellas guía láser , óptica adaptativa , óptica adaptativa multiconjugada y espectroscopia multiobjeto . Además, es posible realizar observaciones infrarrojas de muy alta calidad gracias al avanzado revestimiento de plata protegido aplicado a los espejos de cada telescopio, los pequeños espejos secundarios en uso (que dan como resultado una relación focal de f16) y los avanzados sistemas de ventilación instalados en cada sitio.

Se estima que construir ambos telescopios costó aproximadamente 187 millones de dólares y que una noche en cada telescopio Gemini vale decenas de miles de dólares. ^[4]

Los dos espejos en bruto de 8 metros, cada uno con un peso de más de 22 t (24 toneladas cortas), se fabricaron con vidrio de expansión ultrabaja de Corning . Cada pieza en bruto se construyó fusionando y deformando posteriormente una serie de piezas hexagonales más pequeñas. Este trabajo se realizó en la planta de Corning en Cantón, situada en el norte del estado de Nueva York. A continuación, las piezas en bruto se transportaron por barco a REOSC, situada al sur de París, para su rectificado y pulido final.

Una de las decisiones que se tomaron durante el diseño para ahorrar dinero fue la eliminación de las dos plataformas Nasmyth . Esto hace que instrumentos como los espectrógrafos de alta resolución y los sistemas de óptica adaptativa sean mucho más difíciles de construir, debido al requisito de tamaño y masa inherente a los instrumentos Cassegrain . Otro desafío en el diseño de instrumentos grandes es el requisito de tener una masa específica y una posición del centro de masa para mantener el equilibrio general del telescopio.

En noviembre de 2007 se anunció que el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas (STFC) del Reino Unido había propuesto que, para ahorrar £4 millones anuales, intentaría abandonar el consorcio operativo del telescopio. En una reunión del consorcio celebrada en enero de 2008, se llegó a la conclusión de que el Reino Unido se retiraría oficialmente de la Asociación Gemini y del Acuerdo del Observatorio Gemini a partir del 28 de febrero de 2007. ^{[ cita requerida ]} Esta decisión alteró significativamente los presupuestos de los observatorios y dio lugar a la cancelación de al menos un instrumento que se estaba desarrollando en ese momento, el Espectrógrafo de Velocidad Radial de Precisión.

Como el motivo por el que el Reino Unido rompió su parte del acuerdo parecía ser exclusivamente económico, hubo protestas públicas, incluido el movimiento "Salvemos la Astronomía" ^[5], que pidió a los ciudadanos que se manifestaran en contra de los recortes presupuestarios para la astronomía. El Reino Unido reconsideró su decisión de retirarse de Gemini y solicitó su reincorporación al acuerdo, y fue oficialmente recibido nuevamente el 27 de febrero de 2008. Sin embargo, en diciembre de 2009 se anunció que el Reino Unido abandonaría efectivamente la asociación Gemini en 2012, así como también pondría fin a varias otras asociaciones científicas internacionales, debido a las continuas limitaciones de financiación. ^[6]

El primer director de Gemini fue Matt Mountain , quien después de ocupar el puesto durante once años lo dejó en septiembre de 2005 para convertirse en director del Space Telescope Science Institute (STScI). Fue sucedido por Jean-René Roy, quien sirvió durante nueve meses, ^[7] después de lo cual Doug Simons ocupó la dirección desde junio de 2006 hasta mayo de 2011. A su vez, fue sucedido por un nombramiento interino del entonces retirado Fred Chaffee, ex director del Observatorio WM Keck . Chaffee fue sucedido en agosto de 2012 por Markus Kissler-Patig , ^[8] quien ocupó el puesto hasta junio de 2017. Laura Ferrarese ^[9] sucedió a Kissler-Patig en julio de 2017 con un nombramiento interino. Jennifer Lotz asumió el cargo de directora el 6 de septiembre de 2018, pero se fue en 2024 para comenzar un nombramiento de 5 años como directora del STScI. Fue reemplazada por Scott Dahm como director interino en enero de 2024. ^[10]

El Observatorio está regido por la Junta Directiva de Gemini, tal como se define en el Acuerdo Internacional de Gemini. La Junta Directiva establece los límites de la política presupuestaria para el Observatorio y lleva a cabo amplias funciones de supervisión, con el asesoramiento de un subcomité asesor de ciencia y tecnología (el STAC) y un subcomité de finanzas. Estados Unidos ocupa seis de los 13 puestos con derecho a voto en la Junta Directiva de Gemini. Los miembros estadounidenses de la Junta Directiva suelen cumplir mandatos de tres años y son reclutados y nominados por la Fundación Nacional de la Ciencia (NSF), que representa a la comunidad estadounidense en todos los aspectos de las operaciones y el desarrollo de Gemini. Gemini está actualmente gestionado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA), Inc., en nombre de la asociación a través de un premio de la NSF. AURA ha operado Gemini desde su construcción en la década de 1990.

La NSF actúa como agencia ejecutiva y en nombre de los participantes internacionales. La NSF tiene un puesto en la junta directiva de Gemini y un miembro adicional del personal de la NSF actúa como secretario ejecutivo de la junta. La gestión programática es responsabilidad de un oficial de programas de la NSF. El oficial de programas supervisa las operaciones y las actividades de desarrollo en el Observatorio, nomina a científicos estadounidenses para los comités asesores de Gemini, realiza revisiones en nombre de la asociación y aprueba las acciones de financiación, los informes y los contratos.

Ambos telescopios Gemini emplean sofisticados sistemas de óptica adaptativa de última generación. Gemini-N utiliza rutinariamente el sistema ALTAIR, construido en Canadá, que logra un índice de Strehl del 30-45% en un campo de 22,5 segundos de arco cuadrados y puede alimentar a NIRI, NIFS o GNIRS; ^[11] puede utilizar estrellas guía naturales o láser. Junto con NIRI fue responsable del descubrimiento de HR8799b .

En Gemini-S, el sistema de óptica adaptativa multiconjugada de Gemini (GeMS) se puede utilizar con el generador de imágenes y espectrometría de infrarrojo cercano FLAMINGOS-2 o con el generador de imágenes de óptica adaptativa de Gemini Sur (GSAOI), que proporciona una calidad de imagen uniforme y limitada por la difracción en campos de visión de escala de minutos de arco. GeMS alcanzó su primera luz el 16 de diciembre de 2011. ^[12] Utilizando una constelación de cinco estrellas guía láser, logró una FWHM de 0,08 segundos de arco en la banda H sobre un campo de 87 segundos de arco cuadrados.

Se ha considerado la posibilidad de instalar un espejo secundario adaptativo para Gemini ^[13], que proporcionaría correcciones razonables de óptica adaptativa (equivalentes a la visibilidad natural en el nivel del percentil 20 durante el 80 % del tiempo) a todos los instrumentos del telescopio al que está conectado. Sin embargo, a fecha de 2017 ^[actualizar], no hay planes para implementar una actualización de este tipo en ninguno de los telescopios.

En los últimos años, la Junta Directiva de Gemini ha ordenado al observatorio que admita solo cuatro instrumentos en cada telescopio. Debido a que Gemini-N y Gemini-S son esencialmente idénticos, el observatorio puede mover instrumentos entre los dos sitios, y lo hace de manera regular. Dos de los instrumentos más populares son los Espectrógrafos Multi-Objeto Gemini (GMOS) en cada uno de los telescopios. Construidos en Edimburgo, Escocia por el Centro de Tecnología Astronómica del Reino Unido , ^{[ cita requerida ]} estos instrumentos proporcionan espectroscopia multiobjeto, espectroscopia de rendija larga , imágenes y espectroscopia de campo integral en longitudes de onda ópticas. Los detectores en cada instrumento se han actualizado recientemente con dispositivos Hamamatsu Photonics , que mejoran significativamente el rendimiento en la parte roja lejana del espectro óptico (700–1000 nm). ^[16]

Los instrumentos NIRI, NIFS, GNIRS, FLAMINGOS-2 y GSAOI proporcionan imágenes y espectroscopia en el infrarrojo cercano. La disponibilidad y las descripciones detalladas de estos instrumentos están documentadas en el sitio web del Observatorio Gemini. ^[17]

Uno de los nuevos instrumentos más interesantes de Gemini es el GPI, el Gemini Planet Imager . ^[18] El GPI fue construido por un consorcio de instituciones estadounidenses y canadienses para cumplir con los requisitos de la propuesta ExAOC Extreme Adaptive Optics Coronagraph. El GPI es un espectrómetro de campo integral/ polarímetro de imágenes de óptica adaptativa extrema , que proporciona datos limitados por difracción entre 0,9 y 2,4 micrones. El GPI puede obtener imágenes directas de planetas alrededor de estrellas cercanas que son una millonésima parte tan brillantes como su estrella anfitriona.

Gemini también apoya un vigoroso programa de instrumentos visitantes. Los instrumentos pueden llevarse a cualquiera de los telescopios por períodos cortos de tiempo y usarse para programas de observación específicos por parte de los equipos de instrumentos. A cambio del acceso a Gemini, los instrumentos se ponen a disposición de toda la comunidad de Gemini, de modo que puedan usarse para otros proyectos científicos. Entre los instrumentos que han hecho uso de este programa se incluyen el instrumento de sondeo de moteado diferencial (DSSI), el espectrómetro de infrarrojo cercano echelle Phoenix y el espectrómetro de infrarrojo medio TEXES. El espectrógrafo ESPADOnS situado en el sótano del telescopio Canadá-Francia-Hawái (CFHT) también se está utilizando como "instrumento visitante", aunque nunca se mueve del CFHT. El instrumento está conectado a Gemini-North a través de una fibra óptica de 270 metros de longitud. Conocido como GRACES, este dispositivo proporciona espectroscopia óptica de muy alta resolución en un telescopio de clase de 8 metros.

El recubrimiento de plata y la optimización infrarroja de Gemini permiten realizar observaciones sensibles en la parte del infrarrojo medio del espectro (5–27  μm ). Históricamente, las observaciones del infrarrojo medio se han obtenido utilizando T-ReCS en Gemini Sur y Michelle en Gemini Norte. Ambos instrumentos tienen capacidades de obtención de imágenes y espectroscopia, aunque actualmente ninguno de ellos ^{[ ¿cuándo? ]} se utiliza en Gemini.

La primera fase del desarrollo de la instrumentación de Gemini no transcurrió sin contratiempos; los plazos se retrasaron varios años y los presupuestos a veces se duplicaron. En 2003, el proceso de desarrollo de instrumentos se volvió a analizar en el informe Aspen; ^[19] por ejemplo, se introdujo un programa de incentivos en el que se garantizaba a los desarrolladores de instrumentos una importante cantidad de tiempo de telescopio si entregaban el instrumento a tiempo y lo perdían si el instrumento se retrasaba.

Un espectrógrafo multiobjeto de campo amplio obtuvo un respaldo científico sustancial, pero habría requerido cambios importantes en el diseño del telescopio; en efecto, habría requerido que uno de los telescopios se dedicara a ese instrumento. El proyecto se dio por terminado en 2009. ^[20]

En enero de 2012, el Observatorio Gemini inició una nueva ronda de desarrollo de instrumentación. ^[21] Desde entonces, este proceso ha dado como resultado el desarrollo de un espectrógrafo óptico de alta resolución conocido como GHOST, cuya puesta en servicio comenzó en abril de 2022 y la puesta en servicio científica en el cielo está prevista para junio de 2022. ^[22]

La misión principal del Observatorio Gemini es servir a las comunidades astronómicas generales en todos los países participantes; de hecho, el Observatorio proporciona la mayor parte del acceso general a los grandes telescopios ópticos/infrarrojos para muchos de los participantes, y representa la única instalación de acceso público de la clase de 8 metros en los EE. UU. El observatorio se acerca a su comunidad a través de las Oficinas Nacionales Gemini (ONG), la oficina de EE. UU. está ubicada en Tucson en el Observatorio Nacional de Astronomía Óptica . Las ONG brindan apoyo general a los usuarios, desde la preparación de propuestas hasta la adquisición, reducción y análisis de datos.

En un año cualquiera, los dos telescopios proporcionaron datos para más de 400 proyectos científicos discretos, más de dos tercios de los cuales están dirigidos por astrónomos estadounidenses. Entre el 50 y el 70 por ciento de las propuestas de "Banda 1" mejor clasificadas alcanzan el 100 por ciento de finalización en un año cualquiera. Aproximadamente el 90 por ciento del tiempo disponible (cuando el tiempo es despejado) se utiliza para la ciencia, y el resto se asigna al mantenimiento programado o se pierde debido a fallas técnicas imprevistas.

En los últimos años, Gemini ha desarrollado nuevos e innovadores modos de observación, entre los que se incluyen el programa "Large and Long" (Grande y largo) para atender solicitudes de grandes cantidades de tiempo de observación y el programa "Fast Turnaround" (Respuesta rápida) para proporcionar un acceso rápido al telescopio. Estos y otros modos han sido aprobados por la Junta Directiva de Gemini y están demostrando ser populares entre la comunidad de usuarios. En 2015, hasta el 20 por ciento del tiempo de observación disponible en el telescopio se utilizó para programas Large and Long (Grande y largo), que en términos de horas de observación atrajeron cinco veces más demanda de los usuarios de la que se podía atender. En el mismo período, aproximadamente el 10 por ciento del tiempo de observación del telescopio se asignó al programa Fast Turnaround, que en la segunda mitad de 2015 se sobresuscribió en un factor de 1,6. En 2015, la asignación de tiempo restante en EE. UU. en Gemini se sobresuscribió en un factor de aproximadamente 2, en consonancia con los últimos años.

En 2010, el Consejo Nacional de Investigación de los Estados Unidos (NRC) llevó a cabo su sexta encuesta decenal en astronomía y astrofísica para recomendar preguntas científicas clave y nuevas iniciativas para la década actual. Dado que tanto las recomendaciones del NRC como los programas actuales no podían acomodarse dentro de las proyecciones presupuestarias posteriores, la División de Ciencias Astronómicas de la Fundación Nacional de Ciencias , a través del Comité Asesor de la Dirección de Ciencias Matemáticas y Físicas (MPS), llevó a cabo una revisión de la cartera basada en la comunidad para hacer recomendaciones de implementación que respondieran mejor a las preguntas científicas de la encuesta decenal. El informe resultante, Advancing Astronomy in the Coming Decade: Opportunities and Challenges, ^[23] se publicó en agosto de 2012 e incluyó recomendaciones relacionadas con todas las principales instalaciones de telescopios financiadas por la NSF. El informe del Comité de Revisión de la Cartera clasificó al Observatorio Gemini como un componente crítico de los futuros recursos de investigación astronómica de los EE. UU. y recomendó que los EE. UU. mantuvieran una participación mayoritaria en la asociación internacional durante al menos los próximos años. Sin embargo, dadas las limitaciones que se consideraron, el Comité recomendó que se limite la contribución de Estados Unidos a las operaciones de Gemini en 2017 y en adelante.

Desde entonces, la NSF ha encargado un estudio al Consejo Nacional de Investigación titulado "Una estrategia para optimizar el sistema óptico/infrarrojo de los EE. UU. en la era del Gran Telescopio para Rastreos Sinópticos" ^[24] . El informe recomendó que la NSF trabajara con sus socios en Gemini para asegurar que Gemini-Sur esté bien posicionado para la espectroscopia de objetos débiles en las primeras etapas de la era del Gran Telescopio para Rastreos Sinópticos (LSST). El apoyo del observatorio para el desarrollo de un espectrógrafo de resolución media de próxima generación durante los próximos 5 a 6 años aborda directamente esta recomendación.

Con la firma del nuevo Acuerdo Internacional a finales de 2015, se aseguró el apoyo de los cinco signatarios (Estados Unidos, Canadá, Argentina, Brasil y Chile) para el período 2016-2021. Australia se retiró de la asociación con el Observatorio Gemini en 2015 y Corea se unió a la asociación en 2018. El Acuerdo Internacional actualmente en vigor, firmado en noviembre de 2020, cuenta con los seis signatarios (Argentina, Brasil, Canadá, Chile, Corea y Estados Unidos), y el Acuerdo está en vigor hasta finales de 2026.

El telescopio Gemini fue uno de los que observó la activación de un transitorio nuclear, junto con el telescopio espacial Swift (también conocido como Observatorio Neil Gehrels Swift desde 2018) y el telescopio Hiltner (observatorio MDM). ^[25] El evento transitorio se denominó PS1-13cbe y se localizó en la galaxia SDSS J222153.87+003054.2 ^[25]

El 22 de octubre de 2022, el espejo primario de 8,1 m del telescopio Gemini North se dañó cuando tocó un dispositivo antisísmico mientras estaba en un carro de lavado, que se movía para quitarle el revestimiento de plata antes de volver a recubrirlo. Se crearon dos astillas, en el borde inferior y en el margen del espejo principal. ^[26] Desde entonces, esto se ha reparado después de varios meses de inactividad y volvió a observar el cielo el 2 de junio de 2023 aparentemente sin pérdida de rendimiento ni calidad. ^[27]

• Kronberger 61
• Lista de los telescopios reflectores ópticos más grandes
• Observatorios de Mauna Kea

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• Sitio web oficial
• Galería de imágenes del Observatorio Gemini
• El Reino Unido se reincorpora como socio de Gemini
• Salvar la astronomía Archivado el 8 de agosto de 2013 en Wayback Machine
• Actualización de la asociación Gemini en el Reino Unido
• Resolución de la cuestión de la asociación con el Reino Unido
• Fotografías de Gemini y otros observatorios de Mauna Kea de A Gentle Rain of Starlight: The Story of Astronomy on Mauna Kea de Michael J. West. ISBN 0-931548-99-3 . 
• "Los recortes en la financiación científica afectarán a los astrónomos del Reino Unido" ^{[ enlace roto ]}  — The Daily Telegraph