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La comunidad astronómica española cuenta a partir de ahora con PANIC, la primera cámara infrarroja de gran campo para telescopios europeos. Numerosos casos científicos y nuevos proyectos se beneficiarán de su gran campo y de los filtros que incorpora, desde la astronomía extragaláctica hasta el estudio del Sistema Solar. Es un instrumento idóneo tanto para el desarrollo de grandes muestreos, o surveys, como para el estudio de la formación estelar, las explosiones de rayos gamma o la búsqueda de cuásares muy distantes.
Con un detector que capta la luz en el rango del infrarrojo cercano, de 0.8 a 2.5 micras (el ojo humano es sensible a la luz entre 0.4 y 0.7 micra), somos capaces de llegar a las regiones del Universo que quedan oscurecidas por los granos de polvo cósmico. Es como si este polvo fuese “transparente” en el rango del infrarrojo cercano, dejando observar y estudiar las regiones ópticamente invisibles como el centro de nuestra Galaxia (y de otras galaxias) o como las nubes densas donde nacen las estrellas y los planetas. Además de facilitar el estudio de los astros que se consideran fríos, porque la mayoría de la energía irradiada por estos objetos se encuentra en el rango del infrarrojo, por ejemplo: las nubes interestelares, los planetas gigantes, las superficies heladas de los satélites planetarios o los asteroides.
A partir del segundo semestre de este año 2025, el Observatorio de Calar Alto ofrece a todos sus usuarios esta nueva cámara para su telescopio de 2.2 m. En principio, está diseñado para este telescopio, pero también se podría utilizar en el telescopio de 3.5 m con un excelente rendimiento.
PANIC no es un instrumento nuevo en Calar Alto, empezó siendo un proyecto que contaba con un mosaico de cuatro detectores infrarrojos de 2K (modelo HAWAII-2RG™) que en total abarcaban un campo de visión de 31 x 31 minutos de arco, con una escala de 0.45 segundos de arco por píxel en el telescopio de 2.2 m (15 x15 minutos de arco, con escala de 0.22 segundos de arco por píxel en 3.5 m).
Tras su primera luz en noviembre de 2014, PANIC estuvo operativo para los usuarios alemanes y españoles, desde abril de 2015 hasta julio de 2018, dando un buen rendimiento y resultados. Dado que dos de sus cuatro detectores 2K sufrían degradación y esto empobrecía la calidad cosmética y científica del instrumento, se decidió actualizar sus detectores por otro mayor y de mejor calidad. En agosto de 2018, PANIC viajó de nuevo al MPIA (Alemania), para ser reacondicionado, cambiando los viejos detectores por un dispositivo de nueva tecnología: un sensor monolítico 4K (HAWAII-4RG™) de última generación.
Una actualización de este tipo no es un mero intercambio ”plug and play”, el nuevo detector tiene un píxel ligeramente menor que el original, lo que significa que, para minimizar el impacto sobre la óptica del instrumento y evitar modificaciones en su diseño, PANIC tuvo que perder unos pocos minutos de arco de su campo de visión. Pero sigue cubriendo un campo muy amplio (26 x 26 minutos de arco) para el rango del infrarrojo cercano, siendo aún un instrumento muy potente.
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| Figura 1: Montura customizada del detector monolítico HAWAII-4RG™ integrado. Crédito: MPIA |
El proceso también implicó diseñar un nuevo soporte para el detector (figura 1), adaptar la electrónica de lectura y el software de control y adquisición de datos. Además de probar, caracterizar y optimizar el detector y, por supuesto, integrar todo lo anterior y testear la capacidad del instrumento en el laboratorio. Estas tareas corrieron a cargo del MPIA. PANIC regresó a Calar Alto a finales de octubre de 2022 y comenzó de nuevo la puesta en marcha en el telescopio de 2.2 m.
Además, el software de alto nivel también debía adaptarse, y así se ha hecho desde el IAA-CSIC. Este software ha sido desarrollado para la planificación de las observaciones (Observation Tool), para el análisis interactivo de imágenes durante las observaciones (Quicklook) y para la reducción final de datos (PAPI: PAnic PIpeline).
El nuevo equipo humano, el llamado PANIC-4K formado por un núcleo del antiguo equipo PANIC y nuevos componentes, se comprometió a llevar el proyecto hasta el final para ofrecerlo a la comunidad científica en 2025. Los principales objetivos en esta última fase fueron optimizar el comportamiento del detector para obtener el mejor rendimiento que se puede ofrecer en el cielo y, por otro lado, ofrecer al usuario la opción de una corrección no lineal que amplía el rango dinámico del detector casi hasta su límite de saturación.
Ha sido una colaboración muy fructífera y estrecha entre CAHA, IAA y MPIA, que ha hecho posible que el Observatorio de Calar Alto ofrezca a la comunidad astronómica no sólo una cámara infrarroja de gran campo para el hemisferio norte, sino también las herramientas de software muy eficientes y bien comprobadas para los observadores. ¡Es la primera cámara capaz de tomar imágenes 4K de una pieza del cielo en el infrarrojo!
El equipo de trabajo de PANIC-4K quiere hacer llegar a la comunidad científica este mensaje: «El estado actual de la cámara, las prestaciones del instrumento, la escala de placa, el grandísimo campo de visión, la calidad de imagen y la escasa distorsión en todo el campo, unidos a los paquetes de software mencionados que facilitan las observaciones en el cielo y el procesamiento de los datos, hacen a PANIC-4K única dentro del restringido número de cámaras de este tipo que existen en la actualidad. Además, abre una nueva ventana única al cielo del hemisferio norte al estar instalada en uno de los mejores telescopios para observar el cielo de la Europa continental. Estamos muy contentos del exitoso “commissioning” o puesta en marcha técnica.»
El instrumento entra ahora en fase de explotación científica. Las observaciones con PANIC permitirán a la comunidad astronómica nacional e internacional abordar proyectos científicos novedosos y originales.
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Parte del equipo de PANIC-4K en CAHA tras la instalación del instrumento en el telescopio de 2.2 m. Crédito: Equipo PANIC-4K.
Luna decreciente del 19 de enero de 2025, sub-ventana de 26x9 minutos de arco. Crédito: S. Muñoz-Torres y equipo PANIC-4K.
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PUBLICACIÓN
Cardenas, C., tesis de doctorado (octubre 2018)
CONTACTOS
Instituto Max Planck de Astronomía Heidelberg (MPIA)
Conchi Cárdenas conchi @ mpia.de, Vianak Naranjo
Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)
Matilde Fernández
Observatorio de Calar Alto
Ana Guijarro
El Observatorio de Calar Alto es una de las infraestructuras que pertenecen al Mapa Nacional de Infraestructuras Científicas y Técnicas SIngulares (ICTS), aprobado por el Consejo de Política Científica, Tecnológica y de Innovación (CPCTI) el 11 de marzo de 2022.
COMUNICACIÓN - OBSERVATORIO DE CALAR ALTO
CAHA-15-CE-3902