El Observatorio Rubin logra otro importante hito: El recubrimiento reflectante del espejo primario/terciario de 8,4 metros

El Observatorio Vera C. Rubin, una instalación astronómica de próxima generación bajo construcción en Chile financiada por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF por sus siglas en inglés) y el Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE por sus siglas en inglés), logró un importante hito el 27 de abril de 2024, con el exitoso recubrimiento del espejo primario/terciario de 8,4 metros con plata protegida. Este importante evento prepara el camino para la instalación de los espejos de vidrio en el Telescopio Simonyi, acercando cada vez más al Observatorio Rubin a revolucionar los campos de la astronomía y la astrofísica con su Investigación de Espacio y Tiempo para la Posteridad (LSST por sus siglas en inglés) de 10 años que comienza en 2025. “Este hito representa no sólo una increíble hazaña de ingeniería, sino también un paso importante hacia una transformadora nueva era de avance científico”, dijo Edward Ajhar, Director de Programa de NSF para el Observatorio Rubin.

El espejo primario/terciario del Observatorio Rubin — el único en el mundo con este diseño — es un componente integral del sistema óptico del telescopio, que también incluye un espejo secundario de 3,4 metros y la Cámara LSST, la cámara digital más grande del mundo. La fabricación del espejo comenzó antes que el resto de los componentes del Observatorio Rubin, gracias a importantes donaciones del Fondo Charles Simonyi para las Artes y Ciencias y del fundador de Microsoft, Bill Gates. El espejo de 8,4 metros está formado por dos superficies ópticas, cada una con una curvatura diferente, combinadas en una gran estructura del ancho de una cancha de tenis. La integración de esta manera de los dos espejos redujo la complejidad de ingeniería y de control del telescopio, manteniendo al mismo tiempo su excelente capacidad de absorción de luz. El espejo se fabricó durante un período de siete años en el Laboratorio de Espejos Richard F. Caris (RFCML), de la Universidad de Arizona, Tucson, AZ, comenzando en 2008. En 2015, el espejo terminado se trasladó a un área de almacenamiento seguro, y a principios de 2019 fue enviado a las instalaciones en Cerro Pachón.

“Este momento, tener un espejo primario/terciario completo, ha tardado décadas en llegar, comenzando con la donación de financiamiento de Richard F. Caris para comprar el vidrio de la Corporación Ohara que se utilizó para hacer el vidrio. Todos en RFCML y la Universidad de Arizona que han estado involucrados en este proyecto están entusiasmados de que nuestro trabajo en este espejo único pronto contribuya al éxito de un instrumento científico tan increíble”, dijo el profesor Buell T. Jannuzi, Jefe del Departamento de Astronomía y Director del Observatorio Steward de la Universidad de Arizona.

El proceso de recubrimiento del espejo fue llevado a cabo de manera segura y eficiente por un equipo capacitado utilizando una cámara de recubrimiento en el sitio de última generación construida específicamente para el Observatorio Rubin por VON ARDENNE en Deggendorf, Alemania. La cámara de recubrimiento de 128 toneladas, instalada en el piso de mantenimiento del observatorio, utiliza una técnica llamada pulverización catódica para recubrir los espejos según especificaciones precisas. Esta técnica le da a Rubin la flexibilidad de recubrir los espejos del telescopio con aluminio, plata o incluso una combinación de ambos durante cualquier proceso de recubrimiento. La cámara de recubrimiento también se puede configurar para cualquiera de los espejos de diferentes tamaños del Observatorio Rubin — también se utilizó para recubrir el espejo secundario de 3,4 metros con plata protegida a mediados de 2019. Para recubrir el espejo primario/terciario de 8,4 metros, se retiró la mitad inferior de la cámara de recubrimiento y la estructura de soporte sellada al vacío del espejo — llamada celda del espejo— actuó como base de la cámara.

"Estamos contentos de que este equipo tan especializado haya contribuido a cumplir los requerimientos científicos para los dos espejos del Observatorio Rubin", afirmó Norman Müller, gerente de proyecto de VON ARDENNE, Alemania. “Cumplir con los exigentes requisitos de homogeneidad fue un desafío. Pero pudimos lograrlo gracias a nuestra amplia experiencia en la construcción de equipos de recubrimiento al vacío para grandes superficies”.

El equipo de recubrimiento de Rubin, dirigido por Tomislav Vucina, llevó a cabo pruebas exhaustivas para determinar la “receta” final del recubrimiento — la mezcla precisa de elementos que componen las capas de recubrimiento, con el objetivo de lograr la mejor combinación posible de reflectividad y durabilidad. Para verificar el rendimiento de la mezcla elegida, el equipo recubrió un espejo falso de acero que también se utilizó para probar la montura del telescopio y otros componentes del observatorio. Después de confirmar que la mezcla cumplía con los requerimientos definidos, repitieron el proceso usando el espejo de vidrio.

Primero, el equipo aplicó una capa adhesiva de níquel-cromo (NiCr) al vidrio. Luego, aplicaron la capa reflectante de plata (Ag). Esta capa reflectante es increíblemente delgada — la cantidad de plata utilizada para recubrir toda la superficie de 8,4 metros (64 gramos) formaría una bola del tamaño aproximado de un tomate cherry. Después de la aplicación de la capa reflectante, el espejo recibió otra capa de adhesión de NiCr y una capa final de nitruro de silicio (Si3N4) para proteger el recubrimiento reflectante de polvo y otros contaminantes ambientales. "Esta capa exterior debe ser lo suficientemente gruesa como para que no se desgaste con la limpieza", dijo Vucina, "pero no tan gruesa como para absorber demasiados fotones e impedir que el espejo cumpla con los requerimientos científicos de Rubin".

El proceso de recubrir del espejo duró aproximadamente 4 horas y media. Una vez completado el recubrimiento, y para garantizar que se cumplieran todos los requerimientos, el espejo se sacó de la cámara a un espacio cercano donde — al día siguiente — Vucina y su equipo realizaron una serie de mediciones: reflectividad, adhesión, porosidad, y cosmética. Después de analizar los resultados de esas mediciones, declararon que el recubrimiento fue un éxito. "Este fue un proyecto muy bien realizado desde todos los ángulos", dijo Vucina, "gracias a una combinación de una cuidadosa planificación y las habilidades técnicas de nuestro excelente equipo".

Con su nuevo y deslumbrante recubrimiento, el espejo primario/terciario de Rubin ha tomado un paso importante hacia la captura de la luz de objetos celestes distantes. "Estamos muy entusiasmados de que ambos espejos estén ahora recubiertos y se instalen en el telescopio muy pronto", dijo Sandrine Thomas, Subdirectora de la Construcción de Rubin. "La reflectividad combinada de estos espejos permitirá a Rubin detectar objetos muy débiles y lejanos, ¡Lo que conducirá a una gran ciencia!"

Video explicativo del trayecto de luz del espejo Rubin

Archivo de historias del espejo Rubin de 8,4 metros

Historia visual “Haciendo el espejo de 8,4 metros de Rubin”

Sobre Rubin

El Observatorio Vera C. Rubin es un nuevo e innovador observatorio astronómico en construcción en Cerro Pachón, Chile, cuya primera luz se espera para principios de 2025. Lleva el nombre de la astrónoma Vera Rubin, quien proporcionó la primera evidencia convincente de la existencia de la materia oscura. El telescopio de 8,4 metros del Observatorio Rubin, equipado con la cámara digital más grande del mundo, tomará enormes imágenes del cielo del hemisferio sur, cubriendo todo el cielo en unas cuantas noches. Rubin hará esto una y otra vez durante 10 años, creando un time-lapse del universo que no se parece a nada que hayamos visto antes. El estudio de 10 años del Observatorio Rubin se llama Investigación de Espacio y Tiempo para la Posteridad (LSST).

Más información

El Observatorio Vera C. Rubin es un proyecto federal financiado en conjunto por la Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF) y la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE), con financiamiento inicial para la construcción recibido de donaciones privadas a través de LSST Discovery Alliance. La Oficina del Proyecto del Observatorio Rubin, financiada por NSF, para su construcción se estableció como un centro operativo bajo la dirección de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía (AURA). El esfuerzo financiado por DOE para construir la Cámara LSST del Observatorio Rubin (LSSTCam) es administrado por el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC (SLAC).

La Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos (NSF) es una agencia federal independiente creada por el Congreso en 1950 para promover el progreso de la ciencia. NSF apoya la investigación básica y a las personas para generar conocimiento que transforme el futuro.

NSF y DOE continuarán apoyando al Observatorio Rubin en su fase de operaciones a través de NSF NOIRLab y SLAC de DOE.

Contactos

Ranpal Gill
Gerente de Comunicaciones de la Construcción de Rubin
Correo electrónico: rgill@lsst.org

Željko Ivezić
Director de la Construcción de Rubin
Profesor de Astronomía, Universidad de Washington/AURA
Teléfono: +1-206-403-6132
Correo electrónico: ivezic@uw.edu

Sandrine Thomas
Subdirectora de la Construcción de Rubin
Correo electrónico: sthomas@lsst.org

Victor Krabbendam
Gerente de Proyecto de la Construcción de Rubin
Correo electrónico: vkrabbandam@lsst.org