CAFE: el nuevo espectrógrafo echelle del Observatorio de Calar Alto **
J. Aceituno¹, S. F Sánchez^1,2, F. Grupp³, J. Lillo-Box⁴, M. Hernán-Obispo⁵, D. Benitez¹, L. M. Montoya¹, U. Thiele¹, S. Pedraz¹, D. Barrado^1,4, S. Dreizler⁶, and J. Bean^{6
1Centro Astronómico Hispano Alemán, Calar Alto, (CSIC-MPG)
2Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC)
3Institut fur Astronomie und Astrophysik der Universitat Munchen
4Departamento Astrofísica, Centro de Astrobiología (INTA-CSIC)
5Universidad Complutense de Madrid
6University of Goettingen}

1. Breve descripción del artículo

Este artículo presenta el diseño, la implementación y los primeros resultados del instrumento CAFE, el cual ha sido diseñado para el telescopio de 2.2m del observatorio astronómico de Calar Alto. Se trata de un tipo de espectrógrafo llamado echelle , que se caracteriza por su alta resolución. Esta máquina es capaz de descomponer la luz proveniente de los objetos celestes en sus diferentes colores de igual manera a como las gotas de lluvia forman el arco iris a partir de la luz de sol, pero de una manera infinitamente más precisa. Todos los objetos físicos emiten o reflejan luz, la cual está formada por diferentes longitudes de onda (o diferentes colores). Y su estudio nos permite entender, dependiendo de la actividad que lo genere, factores como la composición química, el movimiento y los procesos físicos que estén ocurriendo en estos objetos.

2. ¿Qué implicaciones tiene este artículo y en qué ha sido pionero? ¿A qué preguntas ha dado respuestas?

Actualmente hay varios espectrógrafos tipo echelle en diferentes observatorios del mundo con similares características a CAFE. Todos ellos requieren unas condiciones ambientales de temperatura y presión muy estables en la habitación donde están alojados, por lo que todos ellos han precisado presupuestos muy altos para su fabricación. CAFE, sin embargo, presume de obtener resultados comparables a estos instrumentos, pero usando técnicas muy sencillas, por lo que el coste del instrumento ha supuesto casi un factor 10 más barato que sus hermanos situados en otros observatorios. Además es tecnología 100% española y se ha construido en un tiempo récord de solo 2 años desde su concepción, cuando el tiempo medio, incluso cuando se desarrollan en institutos prestigiosos en instrumentación, suele ser de 3-6 años. Además, hemos optimizado algunos elementos, por lo que hemos conseguido que CAFE sea un factor 6 veces más sensible que otros espectrógrafos echelle similares.

Principalmente hemos dado respuesta a la búsqueda de planetas extrasolares. Como he dicho, todos los objetos emiten o reflejan luz, formada por diferentes colores. Estos colores se pueden volver mas azules o rojos dependiendo de si el objeto en cuestión se acerca o aleja de nosotros de igual manera que el sonido de una ambulancia cambia conforme se mueve respecto a nosotros.

Una estrella que contenga un pequeño planeta hace que éste gire entorno a ella, pero el planeta también provoca una pequeña oscilación a la estrella (mira este gif animado!). Si nosotros la observamos, veremos que la luz de la estrella se enrojece o se vuelve más azul dependiendo de si la oscilación hace que la estrella se acerque o aleje de nosotros (este es el llamado efecto Doppler, mira este otro gif animado!). Como las variaciones en el color serán muy pequeñas (casi ínfimas), hace falta un espectrógrafo de mucha resolución como CAFE para poder apreciarlas. Si somos capaces de observar este cambio en el color de la luz de manera periódica hacia el rojo o el azul, podremos deducir qué tipo de objeto gira a su alrededor, su masa e incluso a qué distancia está de la estrella que lo alberga.

3. ¿Qué instalaciones científicas has tenido que emplear para lograr el objetivo?

Las instalaciones utilizadas han sido las del Observatorio de Calar Alto. En concreto el edificio que contiene el telescopio de 2.2m del observatorio para el que ha sido diseñado expresamente este instrumento. Debido a la necesidad de las condiciones de estabilidad antes mencionadas, el espectrógrafo está ubicado en una habitación separada por dos plantas respecto al telescopio. Dicha habitación es un pequeño bunker con paredes de 60cm de hormigón por lo que resulta muy estable térmicamente. La luz es llevada desde el telescopio hasta el espectrógrafo mediante una fibra óptica (ver imagen).

4. ¿Qué repercusiones podrían tener los resultados de este artículo en la vida diaria actual o futura?

CAFE es una máquina increíble que nos permite estudiar las estrellas a través de una ventana con mucha precisión y que nos va a permitir ver muchos efectos. Y no solo si dichas estrellas contienen planetas, sino también el poder observar los procesos físicos dentro de esas estrellas a un nivel de detalle no estudiado hasta la fecha. Esto nos ayudará a entender mejor cómo se forma, cómo evoluciona o cómo muere una estrella.

Creo que el mundo que se abre por delante es muy excitante. Utilizando las técnicas que he descrito anteriormente, cada día que pasa se están descubriendo más y más planetas fuera de nuestro sistema solar por lo que parece que es mucho más común de lo que esperábamos hace algunos años. Esto nos ayudará a entender y conocer otros mundos que durante todo este tiempo han permanecido ocultos para nosotros. Y, por qué no, con este tipo de instrumentos llegaremos a descubrir planetas como el nuestro que puedan albergar condiciones para la vida. Hasta ahora, disponer de mapas estelares con sus planetas orbitando era una cuestión de la más pura ciencia ficción. Pero, instrumentos como CAFE, están ayudando a hacerla realidad. No es difícil pensar cuán útil será esta información para las generaciones futuras.

El desarrollo de CAFE ha contribuido a la creación de nuevas empresas de I+D+I tan necesarias en este país. Hay que recordar que, por ejemplo, en Andalucía, solo el 1% del tejido industrial se dedica a investigación y desarrollo. En este sentido, CAFE favoreció por un lado la creación de la empresa tecnológica iTec Atronómica S.L. que actualmente sigue en funcionamiento, y por otro, proporcionó un retorno industrial en otras empresas autonómicas y nacionales como son, INDICAM Technologies (Granada), Iberlaser (Madrid), Lasing SA (Madrid), PCE-Ibérica (Madrid), ELMEQ (Barcelona).

Proyectos como CAFE, aún siendo diseñados para un propósito científico específico, son muy necesarios para la sociedad, pues crean puestos de trabajo muy cualificados y favorece que las empresas del sector se puedan desarrollar. El bagaje, la motivación y  el conocimiento adquirido durante todas las fases del proyecto de CAFE contribuyen indiscutiblemente al enriquecimiento en áreas de la industria como el diseño óptico, electrónica, programación, diseño mecánico, o dirección de proyectos. Todas ellas aplicables de manera directa en otras áreas como pueden ser la medicina, meteorología, biología, y ciencia en general que tanto contribuyen al progreso de un país. Nunca debemos olvidar que no es que únicamente los países ricos son los que pueden afrontar este tipo de proyectos sino que este tipo de proyectos hacen ricos a los países.

Jesús Aceituno

**Artículo publicado en la revista Astronomy & Astrophysics

Conceptos que deberías haber aprendido… 

Espectrógrafo echelle, CAFE, detección planetaria, alta resolución, enrojecimiento, efecto Doppler, retorno económico.

Más información

• Artículo original aquí
• Jesús Aceituno, empresa Itec Astronómica S.L.
• Observatorio Astronómico de Calar Alto (Almería, España)
• Página del instrumento CAFE
• Noticia del nacimiento de CAFE
• Calar Alto: el cielo de Europa