Una nueva cámara robótica con la capacidad de capturar cientos de miles de estrellas y galaxias en una sola toma ha tomado su primera imagen del cielo, un evento al que los astrónomos se refieren como "primera luz". La cámara es la pieza central de un nuevo proyecto de levantamiento del cielo automatizado llamado Zwicky Transient Facility (ZTF), con sede en el Observatorio Palomar de Caltech cerca de San Diego, California.

Como socios en el esfuerzo de ZTF, Los astrónomos de la Universidad de Maryland hicieron importantes contribuciones a la planificación y el diseño del proyecto de prospección. La participación de la UMD en ZTF es facilitada por el Joint Space-Science Institute, una asociación entre UMD y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Cada noche, La cámara de ZTF escaneará una gran franja del cielo del norte, descubrir objetos y eventos que varían en brillo con el tiempo, colectivamente conocidos como transitorios. Los objetivos de la encuesta incluirán supernovas explosivas, agujeros negros hambrientos, y asteroides y cometas a toda velocidad.

"El estudio ZTF será transformador para el estudio de los agujeros negros supermasivos que se alimentan de estrellas en los centros de las galaxias, "dijo Suvi Gezari, profesor asistente de astronomía en la UMD y miembro del Joint Space-Science Institute cuya investigación se centra en la astronomía en el dominio del tiempo. "El momento de estos eventos, conocidos como eventos de interrupción de las mareas, se puede utilizar para restringir la masa y el giro de los agujeros negros. Los datos de ZTF también pueden ofrecer un vislumbrar en tiempo real la formación de un disco de acreción, y posiblemente chorros relativistas, alrededor de un agujero negro supermasivo ".

De 2009 a 2017, El predecesor de ZTF, la Palomar Transient Factory (PTF), captó el parpadeo y el destello de objetos transitorios en el cielo. El proyecto aprovechó los tres telescopios del Observatorio Palomar:el telescopio automático Samuel Oschin de 48 pulgadas, el telescopio automatizado de 60 pulgadas y el telescopio Hale de 200 pulgadas.

Durante las encuestas de PTF, el Telescopio Oschin actuó como motor de descubrimiento, luego el telescopio de 60 pulgadas siguió los objetivos, recopilar información sobre sus identidades. Desde allí, Los astrónomos utilizaron el telescopio Hale, el W.M. Observatorio Keck en Hawái, o el Telescopio Discovery Channel en Arizona para acercarse a los diversos fenómenos cósmicos que animan nuestros cielos nocturnos.

La encuesta ZTF es la poderosa secuela de PTF. Lleva el nombre del primer astrofísico de Caltech, Fritz Zwicky, quien descubrió 120 supernovas en su vida. Recientemente instalado en el Telescopio Oschin, La nueva cámara de levantamiento de ZTF puede captar siete veces más cielo en una sola imagen que su predecesora. A máxima resolución, cada imagen de la cámara ZTF es 24, 000 por 24, 000 píxeles:tan grande que las imágenes son difíciles de mostrar en una pantalla de computadora normal.

Adicionalmente, La electrónica mejorada de ZTF y los sistemas de accionamiento del telescopio permiten que la cámara tome más del doble de exposiciones cada noche. Los astrónomos no solo podrán descubrir más objetos transitorios, también podrán captar características más efímeras que aparecen y se desvanecen rápidamente.

"Hay mucha actividad en nuestros cielos nocturnos, "dijo Shrinivas (Shri) Kulkarni, el investigador principal de ZTF y el profesor George Ellery Hale de astronomía y ciencia planetaria en Caltech. "De hecho, cada segundo, en algún lugar del universo, hay una supernova que está explotando. Por supuesto, no podemos verlos todos, pero con ZTF veremos hasta decenas de miles de explosivos transitorios cada año durante los tres años de vida útil del proyecto ".

Se ajustarán las imágenes de ZTF, limpiado y calibrado en IPAC, Centro de datos y astronomía de Caltech. El software buscará fuentes de luz en la avalancha de datos ZTF, en particular aquellas que cambian o se mueven. Estos datos se harán públicos a toda la comunidad astronómica tanto para la investigación como para la educación.

"Los datos de ZTF presentan una gran oportunidad para los estudiantes aquí en UMD, porque los grandes programas de encuestas como ZTF desempeñarán un papel importante en el futuro de la astronomía, "dijo Melissa Hayes-Gehrke, profesor titular y director de pregrado de astronomía en la UMD. Hayes-Gehrke ha liderado los esfuerzos para desarrollar materiales educativos que utilizan datos de PTF y ZTF. "Es fantástico tener a los estudiantes en la planta baja. Los astrónomos estarán extrayendo estos datos en los próximos años, por lo que este es un paso importante para ayudar a preparar a los estudiantes para una carrera en investigación ".

La nueva imagen de primera luz de ZTF es una muestra de lo que está por venir. Muestra la gran escala de las imágenes y destaca la turbulenta nebulosa de formación de estrellas conocida como Orión.

Los astrónomos están entusiasmados con los hallazgos inesperados que probablemente producirá ZTF. Uno de los mayores descubrimientos de PTF se produjo en 2011 cuando capturó una supernova, llamado PTF11kly, pocas horas después de que explotó. La encuesta ZTF ampliará aún más el conocimiento de los astrónomos sobre una gran cantidad de objetos cósmicos, incluidas las supernovas jóvenes, planetas alrededor de estrellas jóvenes, exóticos sistemas estelares binarios y cometas y asteroides cercanos a la Tierra.

"Estoy muy emocionado por el potencial de ZTF para capturar estallidos de cometas interesantes. Sabemos que suceden, simplemente no sabemos con qué frecuencia. Muchos son capturados por astrónomos aficionados, "dijo Dennis Bodewits, un científico investigador asociado de astronomía en la UMD que se especializa en la investigación de cometas. "Esto cambiará con ZTF, que detectará entre 30 y 50 cometas cada vez que escanee todo el cielo. Los cometas se encuentran por todo el cielo, por lo que estamos interesados ​​en ver todos los que podamos con el mayor detalle posible ".

La encuesta ZTF también contribuirá al floreciente campo de la astrofísica de mensajeros múltiples. En términos generales, esta es la búsqueda de contrapartes ópticas para eventos transitorios extremos vistos con otros instrumentos que detectan diferentes señales, o mensajeros. Los ejemplos incluyen eventos de ondas gravitacionales observados por el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) y el detector Virgo; eventos de neutrinos observados por el Observatorio de Neutrinos del Polo Sur IceCube; y estallidos de rayos gamma vistos por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA y la misión Swift Gamma-ray Burst.

"Lo que más me emociona de ZTF es el enorme campo de visión que se abre para conectar transitorios ópticos con eventos extremos, "dijo Julie McEnery, Científico del proyecto Fermi en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, profesor asociado adjunto de física en la UMD y codirector del Joint Space-Science Institute. "Para futuros eventos de ondas gravitacionales de LIGO y Virgo, se nos dará una región muy grande del cielo para buscar. Los eventos de neutrinos y las explosiones de rayos gamma tampoco están bien localizados. El estudio ZTF nos permitirá conectar el universo óptico con estos tres fenómenos extremos ".

La fase de estudio científico de ZTF está programada para comenzar en febrero de 2018. El proyecto se completará a fines de 2020. En el futuro, encuestas aún más grandes se basarán en las exploraciones rápidas del cielo de ZTF, como el próximo Large Synoptic Survey Telescope (LSST), programado para estar operativo en 2023.