Enero 2019
- Editorial / Revisión de 2018 para GMTO
- Avances en el sitio: excavaciones y mejoras eléctricas
- El prototipo de la estructura metálica de la celda del espejo a punto de completarse en CAID Industries
- Perfil: Dr. Dae Wook Kim, Profesor de la Universidad de Arizona
- Espectrógrafo G-CLEF – Análisis Crítico de Diseño
- Avances en el Programa del Telescopio Extremadamente Grande estadounidense
- Dr. Miguel Roth recibe la Orden Bernardo O’Higgins
2018 ha sido un año productivo y lleno de emociones para GMTO. Tuvimos un excelente inicio en enero, con el anuncio de la contratación de los servicios de WSP, empresa especializada en la gestión de obras, que asumió la administración de las actividades de construcción en el sitio del GMT.
A mediados de febrero, el Laboratorio de Espejos Richard F. Caris de la Universidad de Arizona, abrió el horno del espejo 5 del GMT, cuya fabricación se inció en noviembre del año anterior. De su interior emergió un perfecto espejo en bruto. A principios de abril pudimos levantar el espejo, dando inicio al proceso de limpieza.
En julio, Conpax fue seleccionada para realizar el trabajo de excavación de roca sólida del sitio del GMT, para los cimientos de la cúpula del telescopio y su pilar de concreto. Como podrá leer en este boletín, la excavación ha progresado de forma exitosa y se encuentra casi en su etapa final después de solo cinco meses de trabajo.
En agosto, se publicó el libro Ciencia con el GMT 2018, que describe las fortalezas del GMT, así como su potencial para los descubrimientos científico. En septiembre, celebramos la 6ta Conferencia Científica Anual del GMT para la Comunidad, en Hawai. Ambos hitos contaron con la participación de científicos de todas partes de Estados Unidos y del mundo.
A medida que transcurría el 2018, seguimos recibiendo buenas noticias del laboratorio de espejos: el pulido del espejo 2 avanzaba rápidamente. Ahora se encuentra a unos pocos nanómetros de alcanzar las especificaciones técnicas finales del pulido de su superficie.
En octubre, GMTO llevó a cabo revisiones del diseño de la montura del telescopio junto a las dos empresas contratadas para su desarrollo. En noviembre, GMTO recibió sus propuestas finales, un hito importante para el proyecto. Esperamos finalizar el proceso de contratación a principios de 2019.
En diciembre, el espectrógrafo G-CLEF, diseñado por el Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO), pasó el Análisis Crítico de Diseño, mientras que en Arizona, el prototipo de la celda del espejo, en construcción en CAID Industries va tomando forma rápidamente. Podrá leer acerca de todos estos importantes logros en este boletín.
Resulta evidente que el 2018 ha sido un año muy productivo para el proyecto. Con el progreso obtenido en todas las áreas, esperamos con emoción lo que nos traerá el 2019.
– Dr. Patrick McCarthy
Vice Presidente, GMTO
Vista del sitio el 13 de diciembre de 2018. En primer plano se observa el túnel de servicio. Conectado al túnel se aprecia la fundación externa, que demarca el borde de la cúpula. Las excavaciones interiores son para el pilar del telescopio.
Después de unos pocos meses de trabajo, la excavación de la roca maciza en el sitio del GMT en Chile está pronta a llegar a su fin. Al cierre de este boletín se habían retirado de la cumbre 4.370 metros cúbicos de roca, en 348 cargas de camiones de desecho, completando un 88% de los trabajos. La roca que encontró el equipo de excavación de Conpax es extremadamente dura, ideal para formar la base de un telescopio de precisión.
Se espera que el trabajo restante se complete a fines de enero.
A la par con la excavación, el sistema de suministro de energía eléctrica del sitio también ha avanzado, con un nuevo transformador instalado en la cumbre a principios de diciembre. El sistema de suministro de energía del Sitio de Apoyo 2, donde se encuentran la residencia, también se ha actualizado y ahora puede funcionar en su totalidad con energía auxiliar de ser necesario.
El próximo contrato será para la instalación de los sistemas de distribución de agua y servicios del GMT. Este contrato involucrará un mayor volumen de excavación total que el del paquete de roca maciza, aunque la mayor parte del material será tierra (en lugar de roca). Se espera que el contrato se adjudique durante enero, y que el trabajo tome aproximadamente 8 meses. Se instalará un nuevo tanque de agua y tuberías en todo el sitio, incluso en la residencia y la cumbre.
En la cumbre, la siguiente etapa será el vertido del hormigón. Se espera que este trabajo comience a finales de 2019.
No olvide que puede ver todo lo que ocurre en el sitio a través de nuestra webcam.
El prototipo de la estructura metálica de la celda del espejo a punto de completarse en CAID IndustriesBarbara Fischer, encargada del Sistema de Soporte del Espejo Primario (M1), informa acerca del progreso del prototipo de la celda del espejo que se encuentra en construcción en CAID Industries, en Tucson, Arizona.
El GMT – las celdas del espejo se muestran aquí en rojo.
Cuando el GMT esté operativo, cada uno de los siete espejos gigantes del telescopio descansará encima de una “celda”. Estas siete celdas forman parte de la montura del telescopio, la máquina de precisión que contendrá todos los componentes ópticos y guiará el telescopio al momento de observar las diferentes partes del cielo nocturno.
El componente más grande de las celdas individuales es la “estructura metálica”, la caja de acero que contiene los diferentes mecanismos de soporte que el espejo requiere para mantener su forma. Para verificar el diseño de dichos mecanismos, GMTO está creando un prototipo de la estructura de metal de las celdas del espejo.
Esta estructura de metal de 8,6 metros de largo, 10 metros de ancho, 1,8 metros de alto, y un peso de 22,700 kg, fue diseñada por ingenieros de GMTO. El contrato está a cargo de Zaven Kechichian, Diseñador e Ingeniero Mecánico de GMTO, y la estructura está en fabricación en CAID Industries en Arizona. Considerando que la producción demora un año, se espera que esté lista el primer semestre de 2019.
Barbara Fischer y Zaven Kechichian dentro de la estructura metálica de prueba de la celda en CAID. Imagen de Damien Jemison.
La placa superior de la estructura se parecerá a un queso suizo con más de 500 orificios de distintos tamaños y formas para los diferentes tipos de mecanismos de soporte que atravesarán estos agujeros y serán adheridos a la parte posterior de cada espejo. También contará con unos 1,800 orificios de ventilación en la placa superior para permitir el enfriamiento de la superficie posterior y el perímetro del espejo.
La placa superior del prototipo de la estructura metálica del la celda del espejo con algunos orificios ya en ella. Imagen: CAID Industries.
Hay tres tipos de soportes para cada espejo: soportes estáticos, actuadores de fuerza de uno y tres ejes, y soportes de posicionamiento (“puntos fijos”). Estos distintos tipos de soporte se unirán a los difusores de carga, o cuñas de vidrio, adheridas a la parte posterior de cada espejo.
Los soportes estáticos tienen aproximadamente el tamaño y la forma de una taza de café y se conocen como “cestas de alambre”. Estos son los que separan el espejo de la parte superior de la celda y soportan el peso del mismo cuando el telescopio no está en funcionamiento. Se llaman “estáticos” porque su flexibilidad es mínima, de hecho si una persona se para sobre uno de ellos casi no se deforma. Cada espejo fuera de eje necesitará 332 soportes estáticos.
Soporte estático, también conocido como cesta de alambre. Imagen de Damien Jemison.
Un actuador triple es un dispositivo de tres patas, del tamaño de un horno microondas, que realiza ajustes a la fuerza aplicada para soportar el peso del espejo y corregir las distorsiones producidas por la gravedad y la temperatura. El ingenioso diseño del actuador triple permite que éste pueda hacer su trabajo en todas las orientaciones del espejo, incluso cuando el telescopio está apuntando a un objeto bajo en el cielo y los espejos se encuentran casi verticales. Cada espejo fuera de eje necesitará 90 actuadores triples junto con otros 80 actuadores individuales.
Actuador de eje triple. Imagen de Damien Jemison.
Los puntos fijos, conocidos como hexápodos, son los que realizan el mayor trabajo. Son varillas largas, de aproximadamente 1,2 metros de alto y 7,6 centímetros de diámetro. Su función es trabajar en conjunto con el resto de los puntos fijos instalados en los otros espejos, para lograr que todos los espejos formen una sola superficie óptica. Esto es fundamental para lograr el resultado científico del telescopio. Cada segmento del espejo tendrá 6 puntos fijos, que coinciden con los grados de libertad.
Barbara Fischer con unos de los puntos fijos instalado en la plataforma de pruebas. Imagen de Damien Jemison.
El propósito de crear el prototipo de la celda del espejo es validar el sistema de control de óptica activa (cómo funcionarán en conjunto todos los elementos descritos anteriormente) y verificar que sea seguro su uso con uno de los preciados espejos del GMT. Para dar el primer paso, se utilizará un simulador de espejo con el sistema de soporte. Fabricado en acero, simulará el tamaño, el centro de gravedad y el peso de un espejo real.
Se espera que el proceso de validación del prototipo de la celda del espejo comience en 2020. Una vez que un espejo real se integre al prototipo de la celda, se pondrá en la torre de pruebas del Laboratorio de Espejos Richard F. Caris, para inspecciones adicionales.
La construcción de una pieza importante de hardware de acero, como el prototipo de la estructura metálica del la celda, es un hito muy motivador para el equipo del M1. Con el diseño y la construcción de prototipos para los mecanismos de soporte también en marcha en GMTO, el equipo del M1 tendrá una gran trabajo por hacer durante los próximos años.
Perfil: Dr. Dae Wook Kim, Profesor de la Universidad de Arizona
Dr. Dae Wook Kim.
El Dr. Dae Wook Kim es profesor de Ciencias Ópticas y Astronomía en la Universidad de Arizona. Recibió su Doctorado en Ciencias Ópticas de la Universidad de Arizona (UA) y es licenciado en Astronomía y Física de la Universidad Yonsei. El Dr. Kim trabaja en el pulido y la puesta a prueba de los segmentos del espejo primario del GMT en el Laboratorio de Espejos Richard F. Caris.
El segundo segmento del GMT ya está prácticamente completo: su margen de error actual es de 25 nm rms (el objetivo es 20 nm rms) y solo restan finalizar los 2 cm externos.
A continuación, el Dr. Kim nos explica su trabajo en los espejos del GMT y nos habla de su carrera.
¿Podrías describir brevemente tu área de trabajo?
La ingeniería óptica es un campo diverso que comprende un amplio espectro. Principalmente trabajo en la investigación y desarrollo de diversas tecnologías de fabricación y prueba de sistemas ópticos dedicados a la astronomía. En el otro extremo del espectro, también trabajo en diseñar y crear prototipos de instrumentos que supervisen el proceso de monitoreo de los cristales semiconductores, también llamadas obleas, a partir de los cuales se obtendrán los circuitos integrados (chips), así como dispositivos de realidad aumentada para aplicaciones de interfaz humana.
¿Cuál es tu función en el laboratorio de espejos Richard F. Caris?
Como profesor de ciencias ópticas y astronomía de la Universidad de Arizona, apoyo el proceso de fabricación de los segmentos de 8,4 metros del espejo primario del Giant Magellan Telescope en el Laboratorio de Espejos Richard F. Caris. Para el GMT, desarrollo tecnologías de fabricación adaptables, como por ejemplo, una herramienta de pulido que utiliza materiales líquidos y sólidos de forma simultánea. También investigo conceptos de medición más precisos y robustos para poner a prueba la superficie óptica del espejo y guiar el proceso robótico de pulido.
¿Por qué quisiste trabajar con los espejos del GMT?
La motivación principal del proyecto del GMT tiene puntos en común con mi pasión: explorar el cosmos más allá de la Tierra, compartir los descubrimientos y el conocimiento con el mundo, responder algunas de las preguntas más fundamentales y contribuir a las futuras generaciones a través de la educación. Además, como ingeniero óptico, es un placer contribuir con la “cámara” más poderosa de mi tiempo: desde mi perspectiva, como diseñador óptico, los observatorios astronómicos modernos son en realidad cámaras gigantes.
¿Cómo comenzó tu carrera en la ingeniería? ¿Qué te inspiró a elegir esta carrera?
Me uní a un viaje para acampar en el monte Graham cerca de Tucson, Arizona, en 2005. Yo era parte de un programa de postgrado en astronomía de Corea del Sur al que fui invitado, y todavía recuerdo claramente dos cosas del viaje. En primer lugar, estaba muy emocionado por hacer malvaviscos alrededor de la fogata por primera vez en mi vida. En segundo, a altas horas de la noche, tuve la oportunidad de recorrer un observatorio cercano que se encontraba en construcción. Presencié el ensamblaje de un increíble instrumento científico. Tenía dos elementos especiales y únicos, sus espejos de 8,4 metros de diámetro: uno montado en la enorme estructura opto-mecánica y otro en el suelo a la espera de ser instalado. Todos tienen su propio momento inolvidable y esa noche fue el mío. Han pasado más de 10 años, y aquel instrumento, que es el Large Binocular Telescope, ahora está en pleno funcionamiento, y yo soy un feliz científico en ingeniería óptica. Estar allí en ese momento fue una real inspiración.
¿Cuál ha sido tu senda profesional hasta ahora?
A menudo extraño los dos años que pasé como chef en el ejército. Sueño con trabajar en una hermosa cocina, cocinar una buena comida y servir a los invitados. Pero siempre quise trabajar con estudiantes. Ser “profesor”, relacionar mis días con el compromiso de los estudiantes con el aprendizaje, sus energías inagotables, su potencial imparcial y su honesta curiosidad han sido las mejores partes de mi carrera. Inmediatamente después de mi graduación, comencé mi carrera como investigador científico, desarrollando tecnologías de fabricación y prueba de sistemas ópticos de gran magnitud. Años más tarde me convertí en profesor titular de ciencias ópticas y astronomía. Todos los días de mi carrera, leo, escribo, investigo, me comunico, estudio, y enseño en mi oficina y las aulas de la Universidad de Arizona.
¿Cuál ha sido tu logro profesional más gratificante a la fecha?
Me sentí realmente feliz cuando nuestro equipo finalmente completó el primer segmento del espejo primario de 8,4 metros para el Giant Magellan Telescope. Fue, y al momento de escribirlo aún lo es, la más grande y la única óptica fuera de eje de 8,4 metros en la historia de la humanidad (hasta que la construcción de su gemelo, el segundo segmento del GMT, finalice a principios de 2019). Siempre estaré agradecido de haber sido parte de un hito tan significativo.
¿Qué consejo le darías a alguien que piensa seguir la misma carrera?
Si crees que el cosmos y las estrellas son hermosos, si tienes curiosidad acerca de los principios detrás de ellos, si te gusta diseñar y construir, y si te encanta inventar cosas, entonces imagina tu carrera en el área de ciencias ópticas.
Cuéntanos acerca de algún talento que no esté relacionado con el ámbito científico.
Me encanta cocinar y comer comidas sencillas y locales. Ojalá pudiera idear un tema profundo de investigación que combine la astronomía, la óptica y la comida.
¿Qué esperas con más ansias una vez que el GMT inicie sus operaciones?
Será emocionante descubrir algo que nunca antes vimos o confirmamos, como la primera detección de ondas gravitacionales en 2016 realizada por el LIGO. Como bono adicional, será grandioso ver cómo el icónico telescopio gigante se materializa frente a nosotros.
EL GMT-Consortium Large Earth Finder (G-CLEF) es un instrumento para el GMT diseñado por científicos e ingenieros del Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). El G-CLEF es un espectrógrafo Echelle de alta resolución en luz visible, alimentado a través de fibras y diseñado para observaciones de velocidad radial de alta precisión, investigaciones en el área de la astrofísica estelar y estudios del medio intergaláctico. Será capaz de detectar movimientos de hasta 10 cm/s (como una persona caminando) en estrellas, y así determinar la masa de sus planetas. También buscará moléculas como el oxígeno en las atmósferas de exoplanetas. Se espera que sea el primer instrumento científico entregado al GMT.
El corazón del G-CLEF es su espectrógrafo, un dispositivo óptico de alta precisión, extremadamente estable, que recibirá la luz del GMT y la convertirá en datos científicos. A principios de diciembre, el espectrógrafo logró pasar su Análisis Crítico de Diseño, después de una reunión de SAO en Cambridge, Massachusetts. El comité de evaluación estuvo compuesto por siete renombrados expertos de los Estados Unidos y Europa y fue presidido por el Dr. Ian Bryson del Centro de Tecnología Astronómica del Reino Unido y del Observatorio Real. El comité escuchó presentaciones que abarcaron aspectos como los requerimientos técnicos, el diseño, el cumplimiento de los lineamientos, la seguridad y así como el presupuesto y el cronograma.
Luego de someter el espectrógrafo a un exhaustivo análisis, el Dr. Bryson comentó: “El diseño del espectrógrafo es excelente; será capaz de generar buena ciencia”. El informe final de la comisión se espera para enero.
Las siguientes revisiones de importancia para el G-CLEF son la revisión del diseño preliminar del software a finales de 2019 y el análisis de diseño crítico de los instrumentos que componen el front-end a principios de 2020.
Los miembros del comité de revisión e invitados inspeccionan un modelo a escala real de la mesa óptica del G-CLEF en el Laboratorio del Smithsonian Astrophysical Observatory en Cambridge, Massachusetts. Crédito de la imagen: Joe Zajac.
El científico del instrumento G-CLEF, Sagi Ben-Ami, muestra al comité de revisión y a los invitados del GMTO un prototipo de uno de los componentes del G-CLEF en las instalaciones del laboratorio de SAO. Crédito de la imagen: Joe Zajac.
El comité de revisión y los invitados. El investigador principal del G-CLEF, Andrew Szentgyorgyi, y el gerente de proyecto del G-CLEF, Stuart McMuldroch, sostienen un modelo de la cámara de vacío del G-CLEF. Crédito de la imagen: Joe Zajac.
Avances en el Programa del Telescopio Extremadamente Grande estadounidense
El National Optical Astronomy Observatory (NOAO) de la National Science Foundation, el Giant Magellan Telescope (GMT), y el Thirty Meter Telescope (TMT), se encuentran trabajando en forma conjunta para desarrollar un Programa para la Construcción de un Telescopio Extremadamente Grande (ELT) estadounidense.
La misión del Programa del ELT estadounidense es fortalecer el liderazgo científico de la comunidad de los EE. UU. en general, mediante el acceso a telescopios extremadamente grandes en los hemisferios norte y sur. Este sistema de dos hemisferios entregará a la comunidad científica de los Estados Unidos mayores y más diversas oportunidades de investigación que las que pueden lograrse con un solo telescopio y, por lo tanto, ofrecerá más oportunidades para el liderazgo.
Encuentro sobre el Programa de Ciencia Clave
El objetivo a corto plazo del Programa del ELT estadounidense, es trabajar con la comunidad de investigadores de los Estados Unidos para desarrollar Programas de Ciencia Clave (KSP, por sus siglas en inglés) en las principales áreas de la investigación.
En noviembre, NOAO organizó una reunión en Tucson, Arizona, para el desarrollo de los KSP. Entre los presentes estuvo la Dra. Rebecca Bernstein, Directora Científica del GMT, y representantes de los equipos de los instrumentos del GMT.
Reunión sobre los KSP, en Tucson. Crédito de la imagen: Michael Bolte.
Reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense
GMTO estuvo presente en la 233ra Reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense que se llevó a cabo en enero, en Seattle. Estos son los eventos en los que participamos:
El programa del Telescopio Extremadamente Grande estadounidense
Esta sesión incluyó presentaciones sobre los objetivos y la estructura del Programa del ELT de EE. UU., así como información sobre los proyectos TMT y GMT. Se abrió una extensa discusión acerca de los conceptos referentes a los Programas de Ciencia Clave (KSP) que están siendo desarrollados por la comunidad científica, como un componente central del Programa del ELT estadounidense. Los KSP abordarán interrogantes de fundamental importancia científica que requieren de miles de noches de observación del GMT y el TMT, los cuales seguirán modelos de colaboración abierta que fomenten una participación amplia y diversa de científicos de toda la comunidad científica de los Estados Unidos.
Programa del ELT estadounidense: Evento de puertas abiertas del GMT y el TMT
En este evento, los líderes presentaron breves actualizaciones del estado de ambos proyectos. Luego se llevó a cabo una discusión abierta, en donde todos los miembros de la comunidad pudieron participar. Los asistentes también pudieron reunirse con los directivos y principales líderes científicos y técnicos de TMT, GMT y NOAO.
Libro de la Ciencia del GMT 2018
El Libro de la Ciencia del GMT 2018 se encuentra ahora disponible para su descarga en nuestro sitio web. El libro está dividido en capítulos que describen el gran impacto que el GMT tendrá en áreas de la astrofísica observacional, desde exoplanetas orbitando estrellas vecinas, hasta la formación de las primeras y más distantes estrellas, galaxias y agujeros negros del Universo. Si bien no podemos predecir todo lo que el GMT será capaz de hacer, este libro contiene una muestra de la ciencia más atractiva y transformadora que nuestra comunidad planea generar con el GMT.
Dr. Miguel Roth.
El GMTO se complace en anunciar que el Ministerio de Relaciones Exteriores de Chile otorgó la Orden Bernardo O’Higgins al Dr. Miguel Roth Fuchs, Representante del Giant Magellan Telescope (GMTO) en Chile, en una ceremonia en Santiago.
La Orden Bernardo O’Higgins es la máxima distinción otorgada a ciudadanos extranjeros. Esta condecoración se estableció en 1956 y lleva el nombre de uno de los fundadores de la República de Chile, el general Bernardo O’Higgins. El Dr. Roth recibió la condecoración en reconocimiento por su contribución al desarrollo de la astronomía en Chile, y por promover la valoración y el conocimiento astronómico en estudiantes y público de todas las edades.
Puede leer mayor información sobre esta noticia en el siguiente anuncio.
December 2018
- Welcome / GMTO’s Year in Review
- Progress on site: excavation and electrical upgrades
- Prototype Mirror Cell Weldment nearing completion at CAID Industries
- Profile: Dr. Dae Wook Kim, Assistant Professor at the University of Arizona
- G-CLEF spectrograph – Critical Design Review
- U.S. Extremely Large Telescope Program Updates
- Dr. Miguel Roth receives Order of Bernardo O’Higgins
We have had an exciting and productive year at GMTO. The year got off to a great start with the announcement in January that GMTO had secured the services of an international construction management company, WSP, to manage construction activities on the GMT site.
Then in mid-February, the Richard F. Caris Mirror Lab at the University of Arizona opened the furnace of GMT mirror 5, cast in the previous November, to reveal a perfect mirror blank. Following that, in early April, the mirror was lifted and the clean-out process was started.
In July, Conpax was selected to undertake the hard rock excavation work on the GMT site for the foundations for the telescope’s enclosure and concrete pier. As you can read below, excavation is going well and is nearly complete after only five months of work.
In August, GMT’s 2018 Science Book, describing the GMT’s strengths and its potential for scientific discovery, was released. Then, in September, GMTO held its 6th Annual Community Science Meeting in Hawaii. Both involved scientists from across the U.S. and around the globe.
As 2018 progressed, there was more good news from the Mirror Lab – polishing of segment 2 was progressing fast. It is now only a few nanometers away from its final surface figure specification.
In October, GMTO undertook design reviews with the two telescope mount design vendors. In November, GMTO received their final proposals – a major project milestone. We expect to finalize a contract in early 2019.
In December, the G-CLEF spectrograph, being designed by the Smithsonian Astrophysical Observatory, passed its Critical Design Review, and in Arizona, the prototype mirror cell, under construction at CAID Industries, is rapidly taking shape. Read about both these milestones below.
As you can see, 2018 has been a very productive year for the project. With progress in all areas gaining pace we are excited to see what 2019 will bring.
– Dr. Patrick McCarthy
Vice President, GMTO
View of site on December 13, 2018. In the foreground the utility tunnel is visible. Connected to the tunnel is the outer grade beam, denoting the edge of the enclosure. The inner excavations are for the telescope pier.
After just a few months of work, hard rock excavation on the GMT site in Chile is now nearly complete. At the time of writing, 4,370 cubic meters of rock had been removed from the summit in 348 dump trucks loads, putting the overall completion at 88%. The rock encountered by the Conpax excavation team was extremely hard, ideal for forming the foundation for a precision telescope.
The remaining work is expected to be completed by the end of January.
Along with the hard rock excavation, the site electrical power system has been upgraded, with a new power transformer being commissioned on the summit in early December. The power system at Support Site 2, where the residences are located, has also been upgraded and can now run completely on backup power when necessary.
The next contract to be let on site will be for installation of the GMT water and utility distribution systems. This contract will involve more total excavation volume than the hard rock package, although most of the material removed will be soil (as opposed to rock). The contract is expected to be let in early January, and the work will take about 8 months. It will involve installing a new water tank and piping throughout the site, including at the support sites.
At the summit, the next stage will be the pouring of concrete. This work is expected to begin in late 2019.
Don’t forget, you can see what’s happening on the site through our webcam.
Prototype Mirror Cell Weldment nearing completion at CAID IndustriesBarbara Fischer, Primary Mirror (M1) Subsystem Lead, gives us an update on the progress of the GMT prototype mirror cell under construction at CAID Industries in Tucson, Arizona.
The GMT – the mirror cells are shown here in red.
When the GMT is operational, each of the telescope’s seven giant mirrors will live on top of a “mirror cell”. These seven mirror cells are part of the telescope mount, the precision machine that will secure all the optics and guide the telescope to look at different parts of the night sky.
The largest component of the individual mirror cells is the “weldment” – the steel enclosure that contains all the different support mechanisms the mirror requires to keep its shape. To verify the design of these support mechanisms, GMTO is creating a prototype mirror cell weldment.
Measuring approximately 8.6 m long, 10 m wide by 1.8 m tall, and weighing in at 22,700 kg (25 tons), the weldment was designed by engineers at GMTO. The contract is being led by Zaven Kechichian, GMTO Mechanical Engineering/Designer, and the weldment is being manufactured at CAID Industries in Arizona. Taking a year, production is expected to be complete in the first half of 2019.
Barbara Fischer and Zaven Kechichian inside the test cell weldment at CAID. Image by Damien Jemison.
The top plate of the weldment will resemble swiss cheese with over 500 holes of various sizes and shapes machined into it. Different kinds of support mechanisms will poke through these holes and attach to the back of a mirror. There will also be approximately 1,800 ventilation holes in the top plate to allow cooling of the back surface and perimeter of the mirror.
The top plate of the prototype mirror cell weldment with some holes already machined into it. Image: CAID Industries.
There are three kinds of supports for each mirror – static supports, single-axis and triple-axis force actuators, and positioning struts (“hardpoints”). These different supports will attach to the load spreaders or glass wedges bonded to the back of each mirror.
The static supports are about the size and shape of a coffee mug and are known as “wire baskets”. These are what separate the mirror from the top of the cell and support the weight of the mirror while the telescope is offline. They are somewhat flexible (e.g. if you stand on one, it won’t deform much); otherwise, they don’t move, hence the name “static”. Each off-axis mirror will need 332 static supports.
Static support, also known as a wire basket. Image by Damien Jemison.
A triple actuator is a three-legged device, the size of a microwave oven, that makes force adjustments to support the weight of the mirror and overcome distortions due to gravity and temperature. The clever design of the triple actuator means that it can do its job in all orientations of the mirror, including when the telescope is pointed low in the sky and the mirrors are near-vertical. Each off-axis mirror will need 90 triple actuators along with another 80 single actuators.
Triple-axis force actuator. Image by Damien Jemison.
The hardpoints, known as hexapods, do the most work. These are long rods – about 4ft tall and three inches in diameter. Their job is to work with all the other hardpoints on all of the other mirrors to position the mirrors so they form a single optical surface. This is critical to achieving the scientific performance of the telescope. Each mirror segment will have 6 hardpoints – matching the number of degrees of freedom.
Barbara Fischer with a hardpoint, shown here mounted in the Hardpoint Test Stand. Image by Damien Jemison.
The purpose of creating the prototype mirror cell is to validate the active optics control system – how all of the above elements will work together – and to verify it is safe to use with one of GMT’s precious mirrors. To take the first step, a mirror simulator will be used with the support system. Made of steel, it will simulate the size, center of gravity, and weight of a real mirror.
Validation of the prototype mirror cell is expected to begin in 2020. Once a real mirror is integrated with the prototype cell, it will be put under the Caris Mirror Lab’s test tower for further verification.
Construction of a significant piece of steel hardware such as the prototype mirror cell weldment is a motivating milestone for the M1 team. With design and construction of prototypes of the support mechanisms also underway at GMTO, the M1 team expects to be very busy for the next few years.
Profile: Dr. Dae Wook Kim, Assistant Professor at the University of ArizonaDr. Dae Wook Kim.
Dr. Dae Wook Kim is an assistant professor of optical sciences and astronomy at the University of Arizona. He received his Ph.D. degree in Optical Sciences from University of Arizona (UA) and bachelor’s degree in Astronomy and Physics from Yonsei University. Dr. Kim works on the polishing and testing of GMT’s primary mirror segments at the Richard F. Caris Mirror Lab. The second GMT segment is nearly complete – its current figure error is 25 nm rms (goal: 20 nm rms) with only the outer 2 cm left to finish.
Below Dr. Kim gives us some insight into his work on the GMT mirrors and his career to date.
Briefly describe your field of engineering.
Optical Engineering is a diverse field with a broad spectrum. I mostly work on research and development of various astronomical optics fabrication and testing technologies. At the other end of the spectrum, I work on designing and prototyping inspection gadgets for semiconductor wafer screening processes and augmented reality devices for human interface applications.
What is your role at the Richard F. Caris Mirror Lab?
As a Faculty member at UA in optical sciences and astronomy, I support the manufacturing process of the 8.4 m primary mirror segments for the Giant Magellan Telescope at the Richard F. Caris Mirror Lab. For the GMT, I develop adaptable fabrication technologies such as a polishing tool which simultaneously utilizes liquid-and-solid materials. I also investigate more accurate and robust measurement concepts in order to test the mirror’s optical surface and guide the robotic polishing process.
Why did you want to get involved with working on the GMT mirrors?
The core motivation of the GMT project overlaps with my passion: exploring the cosmos beyond Earth, sharing the discoveries and knowledge with the world, answering some of the most fundamental questions, and serving our next generation through education. Also, as an optical engineer, it is a pleasure to contribute to the most powerful “camera” of my time – from the optical designer’s point of view, the modern astronomical observatories are actually giant cameras.
How did you first get into your engineering career? What inspired you to choose this career?
I joined a camping trip to Mt. Graham near Tucson, Arizona in 2005. I was a visiting scholar from an astronomy graduate program in South Korea, and I still clearly remember two things from the trip. First, I was excited about cooking S’mores around the campfire for the first time in my life. Second, late at night, I had an opportunity to tour a nearby observatory under construction. I saw an amazing scientific instrument being assembled. It had two special and unique elements, its 8.4 m diameter mirrors: one mounted on the enormous opto-mechanical structure and another on the floor waiting to be installed. Everyone has their own unforgettable moment and that night was my lifetime bookmark. More than 10 years have passed, and the instrument a.k.a. Large Binocular Telescope is now fully operating, and I am a happy optical engineering scientist. Being there was the very real inspiration.
What has been your career path to date?
I often miss the two years I spent as a chef in the army. I dream of working in a nice kitchen, cooking a good meal, and serving guests. But I always wanted to work with students. Being a ‘teacher’, connecting my days with students’ commitments to learning, their everlasting energies, unbiased potentials, and straightforward curiosities have been the best parts of my simple career. Right after my graduation, I started my career as a research scientist developing large optics fabrication and testing technologies. Years later I became an assistant professor of optical sciences and astronomy. Every day in my career, I read, write, investigate, communicate, study, and teach in my office and classrooms at the University of Arizona.
What has been your most rewarding career accomplishment to date?
I was truly happy when our team finally completed the very first 8.4 m primary mirror segment for the Giant Magellan Telescope. It was, and at the time of writing it still is, the largest and only 8.4 m off-axis optic in human history (until its twin, the second GMT segment, is completed in early 2019). I’m am always thankful to have been a part of such a meaningful mark.
What advice would you give to someone thinking about the same career?
If you think the cosmos and stars are beautiful, if you are curious about principles behind the scenes, if you like to design and build, and if you love to invent, please imagine your career in optical sciences.
Tell us about a non-science related talent that you have.
I love to cook and eat simple and local foods. I wish I could come up with a profound research topic combining astronomy, optics, and food.
What are you most looking forward to once the GMT is completed?
It will be exciting to discover something that we never saw or confirmed before, just like the first detection of gravitational waves in 2016 by LIGO. As a bonus, it will be great to see the iconic giant telescope materialize in front of us.
The GMT-Consortium Large Earth Finder (G-CLEF) is an instrument for the GMT being designed by scientists and engineers at the Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO). G-CLEF is a high resolution, highly stable, fiber-fed visible-light Echelle spectrograph designed for precision radial velocity observations, investigations in stellar astrophysics, and studies of the intergalactic medium. It will be able to detect the motion of stars at the 10 cm/s level – i.e. walking pace – to determine the masses of their planets. It will also look for molecules such as oxygen in the atmospheres of exoplanets. It is expected to be the first science instrument delivered to the GMT.
The heart of G-CLEF is its spectrograph, a high precision, extremely stable optical device that will receive light from the GMT and turn it into scientific data. In early December, the spectrograph passed its Critical Design Review (CDR) after a meeting at SAO in Cambridge, MA. The review committee comprised seven well-respected experts from the US and Europe and was chaired by Dr. Ian Bryson (UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory). The committee heard presentations on topics such as requirements, design, compliance, safety, and budget/schedule.
In passing the spectrograph through its CDR, Dr. Bryson said, “The spectrograph design is excellent; the spectrograph will do you good science.” The final report from the committee is expected in January.
The next major reviews for G-CLEF are the software preliminary design review in late 2019 and the front-end instrument critical design review in early 2020.
Members of the review committee and guests inspect a full-scale model of the G-CLEF optical bench in the Smithsonian Astrophysical Observatory Lab in Cambridge, MA. Image credit: Joe Zajac.
G-CLEF instrument scientist Sagi Ben-Ami shows the review committee and GMTO attendees a G-CLEF component prototype in SAO’s lab facilities. Image credit: Joe Zajac.
The review committee and guests. G-CLEF Principal Investigator, Andrew Szentgyorgyi and G-CLEF Project Manager, Stuart McMuldroch are holding a model of the G-CLEF vacuum chamber. Image credit: Joe Zajac.
U.S. Extremely Large Telescope Program Updates
The National Science Foundation’s National Optical Astronomy Observatory (NOAO), the Giant Magellan Telescope (GMT), and the Thirty Meter Telescope (TMT) are working collaboratively to develop a U.S. Extremely Large Telescope (U.S. ELT) Program.
The mission of the U.S. ELT Program is to strengthen scientific leadership by the U.S. community-at-large through access to extremely large telescopes in the Northern and Southern Hemispheres. This two-hemisphere system will provide the U.S. scientific community with greater and more diverse research opportunities than can be achieved with a single telescope, and hence more opportunities for leadership.
Key Science Program Meeting
The near-term goal of the U.S. ELT Program is to work with the U.S. research community to develop exemplar Key Science Programs (KSPs) within major research areas.
In November, NOAO hosted a meeting in Tucson, AZ for those participating in developing the KSPs. Dr. Rebecca Bernstein, GMT’s Project Scientist, attended, and GMT instruments teams were represented.
KSP meeting – Tucson. Image credit: Michael Bolte.
American Astronomical Society Meeting
GMTO will be at the 233rd American Astronomical Society meeting in January in Seattle. Here are the events we will be participating in.
The U.S. Extremely Large Telescope Program
Monday, January 7, 9:30am-11:30am in Room 4C-4
This session will feature presentations describing the objectives and structure of the U.S. ELT Program, as well as information about the TMT and GMT projects. There will be extensive discussion of Key Science Program (KSP) concepts that are being developed by community-based teams as a core component of the U.S. ELT Program. KSPs will address questions of fundamental scientific importance that require tens to hundreds of GMT and TMT nights and will follow open collaboration models that encourage broad, diverse participation by scientists throughout the U.S. research community. The session will include opportunities for audience discussion.
U.S. ELT Program: GMT & TMT Open House
Monday, January 7, 7:30pm-9:00pm in Room 4C-2
At this Open House, leadership of the two projects will present brief status updates. Open discussion will follow, and all members of the community are encouraged to participate. There will also be an opportunity for attendees to meet socially with key organizational, technical and scientific leadership of both TMT, GMT, and NOAO. Complimentary snacks and refreshments will be provided.
2018 GMT Science Book
The 2018 GMT Science Book is now available for download from our website. The book is divided into chapters describing the transformative impact that GMT will have on areas spanning observational astrophysics—from exoplanets around neighboring stars to the formation of the first, most distant stars, galaxies, and black holes in the universe. While we cannot predict all that GMT will do, this book represents a sample of the most interesting and transformative science that our community is planning to do with GMT.
Dr. Miguel Roth.
GMTO is delighted to announce that the Chilean Foreign Affairs Ministry has awarded the Order of Bernardo O’Higgins to Dr. Miguel Roth Fuchs, the Giant Magellan Telescope (GMTO) Representative in Chile, at a ceremony in Santiago.
The Order of Bernardo O’Higgins is the highest civilian honor awarded to non-Chilean citizens. This award was established in 1956 and is named after one of the founders of the Chilean Republic, General Bernardo O’Higgins. Dr. Roth received the award in recognition of his contribution to the development of astronomy in Chile, and for inspiring appreciation and knowledge of astronomy among students and people of all ages.
Read more in our announcement.
Dr. Miguel Roth receives Order of Bernardo O’Higgins from Chilean Foreign Affairs Ministry
Dr. Miguel Roth.
GMTO is delighted to announce that the Chilean Foreign Affairs Ministry has awarded the Order of Bernardo O’Higgins to Dr. Miguel Roth Fuchs, the Giant Magellan Telescope (GMTO) Representative in Chile, at a ceremony in Santiago today.
The Order of Bernardo O’Higgins is the highest civilian honor awarded to non-Chilean citizens. This award was established in 1956 and is named after one of the founders of the Chilean Republic, general Bernardo O’Higgins. It recognizes achievements in the field of arts, sciences, education, industry, trade, humanitarian and social cooperation.
In the presence of government officials and representatives of the diplomatic corps, Dr. Roth will be granted this decoration in recognition of his contribution to the development of astronomy in Chile, and for inspiring appreciation and knowledge of astronomy among students and people of all ages.
“Dr. Miguel Roth, along with his outstanding and prolific scientific career in Chile and abroad, has distinguished himself by his permanent support and promotion of science education programs and the promotion of this discipline among young people. At the same time, he has led initiatives, together with the government and regional authorities, to protect the dark skies of northern Chile and thus ensure the continuity of this unique Natural Laboratory, which we have in our country, “said Ambassador Gabriel Rodríguez, Director of Energy, Science and Technology (DECYTI) of the Chilean Foreign Affairs Ministry.
Dr. Roth earned his doctorate in Physics from the University of Chile. His interest in scientific instrumentation led him to astronomy. The focus of his work has been observational astronomy, primarily in the infrared and he has studied star formation in high and low mass objects, and the early evolution of stars and planetary nebula. In recent years, he took part in observational campaigns for the Carnegie Supernova Project.
From 1990 through 2014, Dr. Roth was the Director of Carnegie’s Las Campanas Observatory (LCO), located in northern Chile. He led LCO through the transition from a remote outpost supporting a small and expert user community into a world-leading observatory site hosting the twin 6.5m Magellan telescopes and the future 25m Giant Magellan Telescope. Dr. Roth worked closely with the Chilean authorities, local universities, and the Chilean astronomical community to ensure that astronomers in Chile have access to state-of-the-art research tools at the international observatories, particularly Las Campanas. He also brought astronomy to small cities and villages in north-central Chile by setting up small observatories, planetariums and a traveling astronomy exhibit.
In recent years Dr. Roth has been the Legal Representative for GMTO in Chile. He structured an agreement between GMTO and Chile that provides for access to observing time on the GMT by astronomers in Chile. He has also worked tirelessly with the government, industry, and the other international observatories to ensure that the clear skies of Chile remain dark at night, preserving one of Chile’s greatest natural treasures.
“Miguel is a force in the Chilean astronomical community, and this exceptional award recognizes his unique contributions to astronomy in Chile,” said Dr. Robert N. Shelton, President of GMTO. “Miguel is GMTO’s face in Latin America and we are fortunate to have him as our representative and spokesperson in Chile.”
Public outreach and connections with the community have been always a major activity in Dr. Roth’s years in Chile, starting with the Andes-Carnegie Summer School for young science students, to the more recent activities linked to an astronomy mobile laboratory and inclusive experiences.
Please join us in congratulating Dr. Miguel Roth for this well-deserved recognition!
Dr. Miguel Roth being presented with the award by Embajador Isauro Torres, Secretario General de Política Exterior Subrrogante who was leading the ceremony
Dr. Miguel Roth with a portrait of Bernardo O’Higgins.
Dr. Miguel Roth recibe la Orden Bernardo O’Higgins del Ministerio de Relaciones Exteriores de Chile
Dr. Miguel Roth
GMTO se complace en anunciar que el Ministerio de Relaciones Exteriores de Chile otorgó la Orden Bernardo O’Higgins al Dr. Miguel Roth Fuchs, Representante en Chile del Telescopio Magallanes Gigante (GMTO), en una ceremonia hoy en Santiago.
La Orden Bernardo O’Higgins es la máxima distinción otorgada a ciudadanos extranjeros. Fue establecida en 1956 y reconoce la contribución sobresaliente de civiles en el campo de las artes, ciencias, educación, industria, comercio y cooperación humanitaria y social.
En presencia de representantes del gobierno y del cuerpo diplomático, el Dr. Roth recibió la condecoración en reconocimiento por su contribución al desarrollo de la astronomía en Chile, y por promover la valoración y el conocimiento astronómico en estudiantes y público de todas las edades.
“El Dr. Miguel Roth, junto a su destacada y brillante carrera científica en Chile y en el exterior, se ha distinguido por su permanente apoyo e impulso a los programas de educación en ciencias y a la difusión de esta disciplina entre los jóvenes. Al mismo tiempo ha liderado iniciativas, en conjunto con el gobierno y las autoridades regionales, para proteger los cielos oscuros del norte de Chile y así asegurar la continuidad este Laboratorio Natural único, que tenemos en nuestro país”, afirmó el Embajador Gabriel Rodríguez, Director de Energía, Ciencia y Tecnología (DECYTI) de la Cancillería chilena.
El Dr. Roth obtuvo su doctorado en Física en la Universidad de Chile. Su interés en la instrumentación científica lo acercó a la astronomía. Su área de investigación ha sido la astronomía observacional, especialmente en el infrarrojo, campo en el que ha estudiado la formación estelar de objetos de alta y baja masa, y la evolución temprana de estrellas y nebulosas planetarias. En los últimos años participó en las campañas observacionales Supernova Project de la Institución Carnegie.
Entre 1990 y 2014, el Dr. Roth fue el Director del Observatorio Las Campanas (LCO) de la Institución Carnegie en Chile. Bajo su liderazgo, LCO pasó de ser una instalación remota que prestaba servicios a una pequeña comunidad de usuarios expertos a un observatorio de clase mundial que alberga a los Telescopios Magallanes, dos gemelos de 6,5 metros, y el futuro Telescopio Magallanes Gigante, de 25 metros. Dr. Roth trabajo de cerca con las autoridades chilenas, universidades y la comunidad astronómica local para asegurar que los astrónomos de Chile tengan acceso a estar herramientas científicas de última tecnología instaladas en los observatorios internacionales, especialmente en Las Campanas.También acercó la astronomía a pequeñas localidades del norte, centro y sur de Chile a través de telescopios portátiles, planetarios inflables y muestras itinerantes de astronomía.
En años recientes, Dr. Roth asumió como Representante Legal de GMTO en Chile. Estructuró el acuerdo entre GMTO y el gobierno de Chile que garantiza el acceso de astrónomos chilenos a tiempo de observación en el GMT. También ha trabajado incansablemente con el gobierno, la industria y otros observatorios internacionales para asegurar que los privilegiados cielos del norte permanezcan libres de contaminación lumínica, y así preservar uno de los grandes tesoros naturales de Chile.
“Miguel es un motor en la comunidad astronómica chilena, y este extraordinario reconocimiento da cuenta de su importante contribución a la astronomía en Chile”, dijo el Dr. Robert N. Shelton, presidente de GMTO. “Miguel es el rostro de GMTO en América Latina y nos sentimos muy afortunados de que él sea la voz que nos representa en Chile”.
La divulgación y educación de la astronomía, así como las relaciones con la comunidad, han sido siempre un pilar fundamental de los esfuerzos del Dr. Roth en Chile. Creó la Escuela de Verano Andes-Carnegie para estudiantes de ciencia y en años recientes ha impulsado la construcción de un laboratorio móvil de astronomía y experiencias de educación inclusiva.
¡Celebremos junto al Dr. Miguel Roth este merecido reconocimiento!
Dr. Miguel Roth being presented with the award by Embajador Isauro Torres, Secretario General de Política Exterior Subrrogante who was leading the ceremony
Dr. Miguel Roth with a portrait of Bernardo O’Higgins.
GMTO at 233rd AAS meeting
GMTO will be at the 233rd American Astronomical Society Meeting in Seattle in January. We will be involved in several events including two splinter meetings.
The U.S. Extremely Large Telescope Program
Monday, January 7, 9:30am-11:30am in Room 4C-4
This session will feature presentations describing the objectives and structure of the U.S. ELT Program, as well as information about the TMT and GMT projects. There will be extensive discussion of Key Science Program (KSP) concepts that are being developed by community-based teams as a core component of the U.S. ELT Program. KSPs will address questions of fundamental scientific importance that require tens to hundreds of GMT and TMT nights, and will follow open collaboration models that encourage broad, diverse participation by scientists throughout the U.S. research community. The session will include opportunities for audience discussion.
US ELT Program: GMT & TMT Open House
Monday, January 7, 7:30pm-9:00pm in Room 4C-2
At this Open House, leadership of the two projects will present brief status updates. Open discussion will follow, and all members of the community are encouraged to participate. There will also be an opportunity for attendees to meet socially with key organizational, technical and scientific leadership of both TMT, GMT and NOAO. Complimentary snacks and refreshments will be provided.
GMTO Booth in the Exhibit Hall
Join us at booth 407 to learn about the progress of the project and experience our Virtual Reality System.
Sponsored Plenary Lecture
“Make No Small Plans” (George Ellery Hale, 1868-1938), David Devorkin, Smithsonian Institution
Monday, January 7, 3:40pm-4:30pm in Room 6E
Computational Fluid Dynamics tool developed at GMTO
The below movies are examples of the Computational Fluid Dynamics simulation tool developed at GMTO by Konstantinos Vogiatzis and Kaushik Das.
What you are seeing above is a simulation of the GMT enclosure – the building that protects the telescope from the elements – and the air flow through it. Even though they are not visible here, we include in the simulation all the buildings on the summit, such as the coating chamber and summit offices.
These lines are not precisely the airflow however: technically they are the “magnitude of the spatial gradient of the refractive index of air on a plane parallel to the wind and aligned with the enclosure symmetry axis”. What this means in practice is this simulation shows the regions of optical turbulence – or random variations in air speed and temperature– that can affect the image quality of the telescope.
Above we can see the seven mirrors that make up the GMT. What looks like clouds passing over the mirrors is actually a representation of how turbulent mixing of air affects image quality. In the absence of air all light rays travel the same distance and arrive at the mirror at the same time. Turbulence in the air causes some rays to travel longer distances – yellow areas – or shorter distances – blue areas. The difference is comparable to the thickness of human hair but enough to cause a star to “twinkle”.
We run these simulations with various orientations of the telescope relative to the wind and for different environmental conditions such as temperature and wind speed. We analyze all this information to understand which aspects of the design of the enclosure negatively affect image quality, and what can be done about it.
The input environment for the simulations.
Some design choices we can make include aerodynamic streamlining of the enclosure, optimizing the cladding material, active temperature control, and working on ways to minimize heat release into the air in front of the telescope.
As the design of the enclosure moves into its final stages these kinds of simulations are important to ensure our design guarantees the best possible image quality from the telescope.
Septiembre 2018 – Español
- Comienzan las excavaciones en el sitio del GMT
- Desarrollando una visión científica para el Astronomy & Astrophysics Decadal Survey 2020
- Ya está disponible el Libro de la Ciencia del GMT 2018
- Sincronizando los espejos del GMT: pruebas de prototipo en los telescopios Magallanes
- Perfil: Barbara Fischer, Directora del subsistema del espejo primario
- GMTO en el SPIE: Telescopios e Instrumentos Astronómicos 2018
- Exhibición de GMTO en el City of Astronomy’s Astrofest 2018
Junto con festejar las tradicionales Fiestas Patrias en Chile, el proyecto GMT celebra un importante hito: el inicio de los trabajos de excavación de los cimientos que sostendrán el pilar y la cúpula del telescopio, además de la planta de tratamiento de los espejos. La roca que conforma la cumbre del cerro Las Campanas es extremadamente dura, por lo que se requiere un martillo hidráulico para romperla, antes de que pueda ser recogida y retirada por una retroexcavadora. Se espera que la totalidad del proceso tarde alrededor de 5 meses, tiempo en el que 5.000 metros cúbicos de material serán removidos.
Recientemente alcanzamos también otro gran logro con el lanzamiento del Libro de la Ciencia del GMT 2018, el que describe las fortalezas del GMT y su potencial para realizar descubrimientos científicos. Esta hermosa publicación fue liderada por la Directora Científica del GMT, y en ella participaron los miembros del Comité Científico Asesor del GMT y un gran número de científicos de nuestras instituciones asociadas y de la comunidad internacional.
Finalmente, el GMT acaba de iniciar una colaboración con el Telescopio de Treinta Metros (TMT) y el Observatorio Nacional de Astronomía Óptica (NOAO) de la NSF, con el fin de articular un programa científico dirigido a la comunidad, que será presentado en el próximo Decadal Survey of Astronomy and Astrophysics.
Todas estas noticias están disponibles en nuestro boletín de agosto. También en esta edición, presentamos a Barbara Fischer, nueva encargada de ingeniería mecánica del sistema de soporte del espejo primario, y describimos cómo el equipo de monitoreo del frente de onda, puso a prueba un prototipo de la cámara de sincronización de espejos en el telescopio Clay de los Magallanes. También les contamos sobre nuestra participación en el SPIE sobre telescopios e instrumentación astronómica, y lo bien que lo pasamos en el “AstroFest 2018”.
Recuerde que puede mantenerse al día de las últimas novedades de GMTO visitando nuestra página web, gmto.org, o a través de nuestras redes sociales.
– Dr. Patrick McCarthy
Comienzan las excavaciones en el sitio del GMT
Una retroexcavadora retira la roca del área donde se ubicará el pilar del telescopio. La primera etapa del trabajo en esta área es la excavación de un agujero de 10 x 10 metros con una profundidad de 2 metros.
El 14 de agosto, GMTO anunció el inicio de las excavaciones en roca sólida para el enorme pilar de concreto del Telescopio Magallanes Gigante y los cimientos de la cúpula del telescopio en el sitio ubicado en el Observatorio Las Campanas, en Chile. La excavación está siendo realizada por Minería y Montajes Conpax, una empresa de servicios de construcción, que posee experiencia previa en otros observatorios en Chile. Usando una combinación de martillos y taladros hidráulicos, se espera que las obras se extiendan alrededor de cinco meses. Los trabajos de excavación de la cumbre no consideran el uso de explosivos.
El mayor desafío será excavar la roca sólida hasta una profundidad de 7 metros (23 pies) para soportar el concreto del pilar del telescopio. Gran parte de este trabajo se realizará con un taladro de roca hidráulico y un martillo neumático para garantizar que el lecho rocoso sólido debajo de la base permanezca intacto. El equipo espera eliminar 5.000 metros cúbicos o 13.300 toneladas de roca de la montaña, y necesitará 330 viajes de camiones para depositarlas en el botadero.
El trabajo avanza rápidamente, la excavación en el área de la cámara de revestimiento del espejo primario está casi completa y el inicio del trabajo en la base del telescopio ya está en marcha. Puede mantenerse al tanto del progreso de la excavación a través de nuestras redes sociales, donde publicaremos fotos semanales del sitio.
Desarrollando una visión científica para el Astronomy & Astrophysics Decadal Survey 2020
En mayo, GMTO, el Observatorio Internacional del Telescopio de Treinta Metros (TIO, por sus siglas en inglés),y el Observatorio Nacional de Astronomía Óptica (NOAO, por sus siglas en inglés) de la NSF, anunciaron una colaboración con el fin de articular un programa científico dirigido a la comunidad, que seré presentado en el próximo Decadal Survey of Astronomy and Astrophysics.
El acceso a los cielos del norte y del sur a través de telescopios extremadamente grandes (ELTs), con las capacidades del GMT y el TMT, proporcionará oportunidades científicas únicas en las décadas futuras. Nos entusiasma poder trabajar con nuestros colegas en las comunidades de GMT, TMT y NOAO, con el fin de crear objetivos científicos para ambos telescopios, los que podrán ser revisados en el próximo “Decadal Survey”, que se lleva a cabo cada década.
Para obtener más información, visite el sitio web del Programa ELT de EE.UU.
Libro de la Ciencia del GMT 2018
Nos complace anunciar que el Libro Científico 2018, con las fortalezas del GMT y su potencial científico, ha sido publicado y está disponible para su descarga en formato pdf.
Cada capítulo comienza con una introducción al tema astrofísico general y entrega una explicación de por qué es importante comprender el universo que nos rodea, seguido de una introducción más detallada para los científicos que no pertenecen al área. El contenido principal de cada capítulo entrega más detalles acerca de los programas científicos específicos que se abrirán gracias a la sensibilidad y capacidades del GMT y sus instrumentos, y la forma en que complementará a otros observatorios operativos en las próximas décadas. Si bien no podemos predecir todo lo que el GMT será capaz de hacer, estos programas representan una muestra de la ciencia más interesante y transformadora que nuestra comunidad planea llevar a cabo.
Esta publicación es el resultado del trabajo de un año realizado por el Comité Científico Asesor del GMT, científicos pertenecientes a nuestras instituciones asociadas, la comunidad internacional, la Directora Científica del GMT, Dra. Rebecca Bernstein, y el departamento de comunicaciones de GMTO.
Los capítulos son:
- Capítulo 1: Introducción al Telescopio Magallanes Gigante
- Capítulo 2: Los exoplanetas y la formación planetaria: ¿Estamos solos en el Universo
- Capítulo 3: El nacimiento de las estrellas: ¿Dónde y cómo nacen las estrellas?
- Capítulo 4: La muerte de las estrellas: ¿Cómo mueren las estrellas?
- Capítulo 5: Construyendo la Vía Láctea y sus vecinos: ¿Cómo crecieron y evolucionaron las galaxias?
- Capítulo 6: El crecimiento de las galaxias en tiempo cósmico: ¿Cómo se forman las estrellas en las galaxias a través del tiempo cósmico?
- Capítulo 7: Construyendo galaxias a partir del gas cósmico: ¿Cómo llega el gas que alimenta la formación estelar al interior de las galaxias?
- Capítulo 8: La Cosmología y el Universo Oscuro: ¿Cómo se formó y creció el universo?
- Capítulo 9: La primera luz y la reionización: ¿Cuáles fueron las primeras fuentes de luz y cómo transformaron al Universo?
A principios de mayo de este año, un equipo de científicos de GMTO, el Observatorio Astrofísico Smithsoniano y la Universidad de Arizona llevaron un prototipo de la cámara de alineamiento del GMT al telescopio Magellanes Clay, de 6,5 metros, para ponerlo a prueba. El corazón del sensor de alineamiento es un sensor de franjas dispersas (DFS, por sus siglas en inglés): un conjunto de prismas que dispersan la luz que cae sobre los segmentos adyacentes del espejo primario en sus colores constituyentes. Cuando se instale en el GMT, el DFS podrá detectar si los siete espejos del GMT están sincronizados, es decir, si el borde de un espejo se encuentra más alto o más bajo que el espejo contiguo.
El diseño único del GMT, formado por siete espejos circulares adyacentes, implica que los espejos deben alinearse con una precisión de una fracción de longitud de onda para que puedan actuar como una superficie continua. El DFS mide la diferencia en la sincronización de la luz reflejada en los bordes de los espejos a cada lado de las ranuras (Figura 1). La dispersión de la luz nos permite tener la certeza de que el GMT se sincronizará en todas las longitudes de onda.
Fig. 1: Los 12 bordes de los segmentos que se deben medir para garantizar el alineamiento de los espejos del GMT.
Como su nombre lo sugiere, el DFS creará un conjunto de franjas de interferencia utilizando la luz reflejada en ambos lados de cada espejo y creará un espectro de estas franjas utilizando pequeños prismas. Las mediciones deben realizarse en el infrarrojo para eliminar la interferencia debido a la turbulencia atmosférica, cuyo efecto es menor en esta longitud de onda. El sensor resultante puede medir hasta 40 micras de diferencia en la sincronización de los espejos. Cuando los espejos están sincronizados, las franjas formadas por cada par de bordes de los espejos aparecen como simples líneas verticales, de lo contrario, las franjas aparecen torcidas (Figura 2).
Fig. 2: Si los espejos están alineados, las franjas son rectas, de lo contrario, aparecen torcidas (derecha). Imagen: Derek Kopon.
Para poner a prueba este complejo conjunto de sistemas ópticos y cámaras infrarrojas en el cielo, el equipo utilizó el telescopio Magellanes Clay, configurado con un espejo secundario adaptativo y un sensor de frente de onda piramidal similar a los que se utilizarán en el GMT. El telescopio Magellanes Clay posee un solo espejo primario de 6,5 metros, por lo que su uso para probar la alineación entre diferentes segmentos de espejos parece imposible. Sin embargo, el prototipo del DFS usa una máscara óptica que segmenta, de manera ficticia, al espejo Magallanes, simulando tres de los bordes del espejo primario del GMT. Con el sistema de óptica activa del Magallanes se pueden introducir errores de alineación que luego son detectados por el DFS.
Los objetivos del experimento eran evaluar la sensibilidad del DFS cuando se usan estrellas débiles para medir la diferencia en la sincronización de los espacios entre cada segmento, y el impacto de fallas instrumentales como errores en la alineación de los sistemas ópticos que pueden confundirse con diferencias en la sincronización entre los espejos del GMT.
Derek Kopon trabajando en el prototipo del DFS instalado en el telescopio Magallanes Clay. Imagen: Jan Kansky.
Animación gif de cómo se ven las franjas cuando provienen de una estrella que está a 6 minutos de arco de distancia de la estrella guía. Imagen: Laird Close.
El equipo informa que el hardware y el software del prototipo del DFS funcionaron según lo previsto y que fue posible demostrar que el DFS es lo suficientemente sensible para lograr la sincronización de los segmentos del GMT utilizando estrellas de magnitud 14. Esto permitirá al GMT alcanzar su máxima resolución limitada por la difracción en al menos el 80% del cielo visible desde el Observatorio Las Campanas. Sin embargo, las fallas instrumentales fueron significativas, y está claro que será necesaria una calibración cuidadosa del DFS. El equipo planea continuar la campaña de pruebas del DFS en noviembre de este año.
El equipo que llevó adelante estas pruebas estuvo compuesto por: Antonin Bouchez de GMTO; Laird Close, Jared Males y Joseph Long de la Universidad de Arizona; Brian McLeod, Derek Kopon, Jan Kansky y Stuart McMuldroch del Observatorio Astrofísico Smithsoniano; y Danielle Frostig de la Universidad de Harvard.
Perfil: Barbara Fischer, Directora del subsistema del espejo primario
Barbara Fischer.
Nos complace enormemente dar la bienvenida a Barbara Fischer al equipo del GMT. Barbara es la ingeniera a cargo del subsistema del espejo primario del GMT. Para este boletín, ella respondió algunas preguntas sobre su vida y su carrera profesional.
¿Cuál es tu rol principal dentro de GMTO?
Asumí la responsabilidad de liderar el equipo de desarrollo de los sistemas de posicionamiento, soporte y entorno térmico del espejo primario. Actualmente estamos desarrollando los prototipos de los actuadores y puntos fijos, y fabricando la celda de prueba del espejo. El próximo año, el equipo comenzará a integrar la celda de prueba a un calendario y presupuesto bastante demandante. El éxito de la celda es crucial para garantizar que el GMT tenga un sistema de soporte sólido que permita la seguridad del espejo y la validación de las interfaces con la montura.
¿Cómo comenzó tu carrera en la ingeniería?
Cuando era niña, pedí una bicicleta de diez velocidades y mi papá me dijo: “puedes tener la bicicleta vieja de tu mamá, si la arreglas”. Desmonté la bicicleta, reemplacé las piezas dañadas y restauré el marco. Después de terminar, anduve en ella con mucho orgullo, durante toda la escuela secundaria y me fascinó la independencia que me daba. Además de heredar el instinto familiar de construir todo lo que imaginábamos, mis clases favoritas eran cálculo y arte. En especial, me encantaba dibujar y sentí que la ingeniería sería una excelente manera de expresar mi creatividad mientras obtenía ese sentido de logro que se siente al culminar un proyecto.
¿Qué te inspiró a elegir esta carrera?
Después de leer el libro “Outliers” (Los Fuera de Serie) de Malcom Gladwell, me di cuenta de que era una de este tipo de personas. Soy la primera de mi familia en obtener un título universitario. Crecí asistiendo a todas las exhibiciones aéreas que se realizaban a poca distancia de Gilroy, California. Mi papá me llevaba a su trabajo cuando era jefe de obras a cargo de la construcción de una ampliación a las instalaciones del Blue Cube, en el aeropuerto Moffett Field. Mientras estaba allí, me contaba sobre los vuelos de los aviones U2 que veía a la hora de almuerzo, y me maravillaba el hecho de que fueran piloteados por una mujer que se preparaba para convertirse en astronauta. Años más tarde, durante mi último año de escuela secundaria, trabajé en el Centro de Investigación Ames de la NASA y asistí al Campamento Espacial en Huntsville, Alabama. Supe que quería convertirme en ingeniero aeroespacial por esta fascinación.
¿Cuál ha sido tu senda profesional hasta ahora?
Comencé mi carrera en integración, análisis y diseño mecánico de instrumentos científicos espaciales para el estudio del Sol. Después de completar mi último instrumento para la observación solar, fui promovida a cargos de gerente de ingeniería de sistemas y administración de subcontratos en programas de miles de millones de dólares. Trabajé 20 años en la corporación Lockheed Martin con una creciente responsabilidad en las áreas de valor de producto, liderazgo e interacción con el cliente. Dirigí esfuerzos de propuestas de rápida implementación, estudios de cortos ciclos de vida y nuevos programas de desarrollo. Mis equipos eran multidisciplinarios y estaban conformados por ingenieros, científicos y profesionales de los negocios que cumplían con horarios demandantes, costos y objetivos técnicos en ciencias solares, comunicaciones militares y teledetección.
¿Cuál ha sido tu logro profesional más gratificante a la fecha?
3 – 2 – 1 ¡despegue! Lo único que supera escuchar esas palabras, es ver la primera imagen nítida del Sol obtenida por la cámara Helioseismic and Magnetic Imager lanzada en el telescopio Solar Dynamics Observatory (SDO). Fue el resultado de la dedicación de mi equipo y de años de arduo trabajo. Estuvimos de pie, expectantes, junto al reloj que mostraba el conteo regresivo en el Centro Espacial Kennedy, mientras observábamos al Atlas levantar el SDO del suelo. Fue el tercer lanzamiento que he tenido la suerte de observar y ser parte de su éxito.
Barbara Fischer en la plataforma de lanzamiento del satélite Hinode el 23 de septiembre de 2006, un par de horas después del lanzamiento. Puede obtener mayor información sobre Hinode de la NASA aquí. Crédito de la imagen: Barbara Fischer.
Dentro y fuera de tu campo, ¿a quién respetas/ admiras y por qué?
A los que están dispuestos a aprender cosas nuevas. Que son capaces de asimilar nueva información rápidamente y son capaces de relacionarse y trabajar con otras personas: estos son los secretos del éxito de Sally Ride, que no sucumbió al estereotipo de que la ciencia era solo para varones. Recuerdo cuando se convirtió en la primera mujer en el espacio: su logro me hizo creer que puedo hacer lo que quiera mientras trabaje duro. También admiro a Elizabeth Citrin, la Directora del proyecto Npara el Solar Dynamics Observatory de NASA Goddard. Ella siempre tuvo una actitud positiva, alentó la colaboración al mantener al equipo enfocado en objetivos comunes y escuchó sus ideas.
¿Qué consejo le darías a los estudiantes que exploran las disciplinas académicas de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM, por su sigla en inglés) como carreras profesionales?
Cuando visito las aulas de mis amigos, busco maneras de relacionar estas disciplinas con experiencias e intereses cercanos a los niños. Siento que es importante involucrar su imaginación y mostrar cómo estas áreas tienen un valor directo para ellos. Mi consejo para los estudiantes de estos campos es, disfrutar lo que haces, encontrar lo que te motiva y seguir hasta el final. Puedes hacer cualquier cosa, una vez que te lo propones.
¿Por qué quisiste formar parte del GMT?
Las imágenes del Sol captadas por el Solar Dynamics Observatory (SDO) han sido el centro de diversas publicaciones científicas y lo mismo sucederá con el GMT durante décadas. Aunque no soy astrofísica, me encanta contribuir en los avances científicos y estar involucrada con lo último en tecnología. El SDO fue mi proyecto favorito y GMTO tiene una energía similar: este afán por realizar nuevos descubrimientos es lo que me atrajo a este proyecto. Es una gran oportunidad para poner en práctica mis conocimientos y adquirir experiencia en un ambiente dinámico.
¿Qué esperas con más ansias una vez que el GMT inicie sus operaciones?
Ver el universo a través de una nueva lente y conocer lo que el GMT dejará en la historia.
Las ingenieras de sistemas de GMTO Amanda Santana y Breann Sitarski en la feria de empleo del SPIE, en junio de 2018. Crédito de la imagen: Amanda Kocz.
En junio, varios ingenieros de GMTO asistieron al SPIE: Telescopios e Instrumentos Astronómicos 2018, en Austin, Texas, para presentar su trabajo a sus compañeros. El Director de Proyecto de GMTO, James Fanson, dio una charla muy bien recibida acerca del estado del proyecto; el Encargado del sitio, las instalaciones y la cúpula, Bruce Bigelow, fue el co-anfitrión de una conferencia sobre diseño de cúpulas, y el Director de Instrumentos, Adam Contos, junto al científico de instrumentos Rafael Millan-Gabet, organizaron una reunión para todos los equipos de instrumentación de los socios de GMTO.
GMTO también organizó un stand en la sala de exposiciones y participó en la feria de empleo. Visite el sitio web para oportunidades de empleo de GMTO.
Exhibición de GMTO en el City of Astronomy’s Astrofest 2018
El alcalde de Pasadena, Terry Tornek, con los ingenieros de GMTO Tony Hebert y Trupti Ranka. Crédito de la imagen: Amanda Kocz.
En julio, GMTO realizó una presentación en el AstroFest 2018 organizado por City of Astronomy. Este evento familiar y gratuito dio la bienvenida a más de 2.700 personas, incluyendo el alcalde de Pasadena, Terry Tornek. Los voluntarios de GMTO disfrutaron mostrando a los visitantes nuestro sistema de realidad virtual, el modelo 3D del espejo central y nuestro siempre popular holograma. Lea más en nuestro blog aquí.
National Academies report supports NSF investment in GMT and TMT
A new congressionally mandated report by the National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (NASEM) says ground-based astronomy will play a pivotal role in studying planet formation and potentially terrestrial worlds.
According to the press release from NASEM, “the future Giant Magellan Telescope (GMT) and proposed Thirty Meter Telescope (TMT) would allow profound advances in imaging and spectroscopy — absorption and emission of light — of entire planetary systems. The committee pointed out that the technology roadmap to enable the full potential of GMT and TMT in the study of exoplanets is in need of investments, and should leverage the existing network of U.S. centers and laboratories. To that end, the report recommends that the National Science Foundation invest in both telescopes and their exoplanet instrumentation to provide all-sky access to the U.S. community.”
Read more at from the National Academies here.
August 2018
- Excavation begins on GMT site
- Developing a science vision for the Astronomy and Astrophysics 2020 Decadal Survey
- 2018 GMT Science Book released
- Phasing the GMT mirrors: prototype testing at Magellan
- Profile: Barbara Fischer, Primary Mirror Subsystem Manager
- GMTO attends SPIE: Astronomical Telescopes + Instrumentation 2018
- GMTO exhibits at the City of Astronomy’s AstroFest 2018
In mid-July the GMT project reached a major milestone: the start of excavation on the site for the foundations for the telescope’s pier and enclosure, and for the primary mirror coating chamber. The rock comprising Las Campanas peak is extremely hard and so a hydraulic hammer is needed to break up the rock before it is collected by a backhoe and hauled away. The entire excavation process is expected to take around 5 months as we remove roughly 5,000 cubic meters of material.
We have recently achieved another significant milestone with the release of the 2018 GMT Science Book that describes GMT’s strengths and its promise for scientific discovery. Spearheaded by the GMT Project Scientist, this spectacular publication was written by GMT’s Science Advisory Committee and by scientists from around the world.
Finally, GMT has begun working with the Thirty Meter Telescope and the National Science Foundation’s National Optical Astronomy Observatory to articulate a community-based science program for presentation to the next Decadal Survey of Astronomy and Astrophysics, which got underway this past month.
Also in this newsletter we profile Barbara Fischer, a new mechanical engineering manager focused on the primary mirror support system, and we describe how the wavefront sensing and control team tested a prototype of the mirror phasing camera on the Magellan Clay telescope. Lastly, you can read about our time at SPIE: Astronomical Telescopes + Instrumentation, and the fun we had exhibiting at “AstroFest 2018”.
Remember you can always keep up to date with what’s happening at GMTO from this website or from our presence on social media.
– Dr. Patrick McCarthy
Excavation begins on GMT siteAn excavator removes rock from the area where the telescope pier will be located. The first stage of the work in this area is the excavation of a 10 x 10 meter hole to a depth of 2 meters.
On August 14, GMTO announced the start of hard rock excavation for the Giant Magellan Telescope’s massive concrete pier and the foundations for the telescope’s enclosure on its site at Las Campanas Observatory in Chile. The work is being performed by Minería y Montajes Conpax, a construction services company that has previously performed site work for other observatories in Chile. Using a combination of hydraulic drilling and hammering, the excavation work is expected to take about five months to complete. We do not anticipate the use of explosives in the excavation work on the summit.
The most challenging part of the work on the summit will be excavation of the rock to a depth of 7 meters (23 feet) to support the concrete base of the telescope pier. Much of this work will be done with hydraulic rock hammers to ensure that the bedrock below the pier remains intact. The team expects to remove approximately 5,000 cubic meters or 13,300 tons of rock from the mountain and will need 330 dump truck loads to remove it from the summit.
Work is progressing apace, with excavation in the area of primary mirror coating chamber nearly complete, and work on the telescope pier well underway. Keep up to date with the progress of excavation via social media, where we will be posting weekly photos from the site.
Developing a science vision for the Astronomy and Astrophysics 2020 Decadal Survey
In May, GMTO, the Thirty Meter Telescope International Observatory (TIO) and the National Science Foundation’s National Optical Astronomy Observatory (NOAO) announced a collaboration to articulate a community-based science program for presentation to the next Decadal Survey of Astronomy and Astrophysics.
Access to both the northern and southern hemisphere’s sky with extremely large telescopes (ELTs) having the capabilities of the GMT and TMT will provide unique scientific opportunities in the coming decade and beyond. We look forward to working with our colleagues in the GMT, the Thirty Meter Telescope (TMT), and NOAO communities to develop the science case for the two telescopes for the upcoming Decadal Survey.
For more information visit the US ELT Program website.
2018 GMT Science Book releasedWe are pleased to announce that the 2018 Science Book describing the GMT’s strengths and its potential for scientific discovery is now released and available for download as a pdf.
The book is divided into nine chapters that describe the transformative impact that GMT will have on areas spanning observational astrophysics — from exoplanets around neighboring stars to the formation of the first stars, galaxies, and black holes in the universe. The first chapter provides a technical overview of the GMT itself, explaining its unique design and capabilities, including the first-generation instrument suite that has been chosen to maximize the GMT’s scientific impact during early operations.
Each chapter starts with an introduction to the general astrophysical topic and its importance to understanding the universe around us, followed by a more detailed introduction for non-specialist scientists. The main body of each chapter goes into more detail about specific scientific programs that will be enabled by the sensitivity and capabilities of the GMT and its instruments, and how it will complement other observatories operating in the coming decades. While we cannot predict all that the GMT will do, these programs represent a sample of the interesting and transformative science that our community is planning to do with GMT.
This publication is the result of a year of work by the GMT Science Advisory Committee, scientists from around our partnership and the international community led by the GMT Project Scientist Dr. Rebecca Bernstein, with assistance from the communications team at GMTO.
The chapters are:
- Chapter 1: Introduction to the Giant Magellan Telescope
- Chapter 2: Exoplanets and Planet Formation: Are we alone in the universe?
- Chapter 3: The Birth of Stars: Where and how are stars born?
- Chapter 4: The Death of Stars: How do stars die?
- Chapter 5: Building the Milky Way and its Neighbors: How did galaxies grow and evolve?
- Chapter 6: The Growth of Galaxies Over Cosmic Time: How do stars form in galaxies over cosmic time?
- Chapter 7: Building Galaxies from Cosmic Gas: How does the gas that feeds star formation get into galaxies?
- Chapter 8: Cosmology and The Dark Universe: How did the universe form and grow?
- Chapter 9: First Light & Reionization: What were the first sources of light and how did they transform the universe?
In May of this year, a team of scientists from GMTO, Smithsonian Astrophysical Observatory, and the University of Arizona took a prototype of the GMT phasing camera to the 6.5 meter Magellan Clay telescope for testing. The heart of the phasing sensor is the Dispersed Fringe Sensor (DFS) – a set of prisms that spread the light that falls on adjacent primary mirror segments into its constituent colors. When installed on the GMT, the DFS will be able to detect whether the GMT’s seven mirrors are in phase – i.e. whether the edge of one mirror is a fraction of a light wave higher or lower than its neighbor.
The GMT’s unique design of seven close-packed circular mirrors means that the mirrors need to be aligned (“phased”) to a fraction of wavelength so they can act as one coherent surface. The Dispersed Fringe Sensor measures the difference in the phase of the light reflected off the mirror edges on either side of the gaps. The dispersed light allows us to be certain that the GMT will be phased at all wavelengths.
The 12 segment boundaries that must be measured to ensure the GMT’s mirrors are phased.
As the name suggests, the DFS will create a set of interference fringes using starlight reflected from either side of each mirror gap and create a spectrum of these fringes using small prisms. The measurements must be made in the infrared to overcome the blurring due to atmospheric turbulence, which is more benign in the infrared. The resulting sensor can measure up to 40 microns of phase difference between the mirrors. When the mirrors are phased, the fringes formed by each pair of mirror edges appear as simple vertical lines, but if the mirrors are not phased, the fringes appear twisted like a barber’s pole.
If the mirrors are phased, the fringes are straight (left) but if they are not phased then the fringes are twisted (right). Image: Derek Kopon.
To test this complex set of infrared cameras and optics on the sky, the team used the Magellan Clay telescope configured with an adaptive secondary mirror and a pyramid wavefront sensor similar to those that will be used on the GMT. The Magellan Clay telescope has a single 6.5 meter primary mirror so using it to test phasing between different mirror segments sounds problematic. However, the DFS prototype uses an optical mask to make the Magellan mirror appear as if it were segmented, mimicking three of the GMT primary mirror boundaries. With the Magellan active optics system we can introduce phase errors that are then sensed with the DFS.
The goals of the experiment were to evaluate the sensitivity of the DFS when using faint stars to measure the phase difference across segment gaps, and the impact of instrumental biases such as alignment errors in the optics that might masquerade as phase differences between the GMT mirrors.
Derek Kopon working on the prototype DFS attached to the Magellan Clay telescope. Image: Jan Kansky.
Proto3.
The fringes coming from a star that is 6 arcminutes away from the guide star. Image: Laird Close.
The team reports that the prototype DFS’s hardware and software worked as intended and they were able demonstrate that the DFS is sufficiently sensitive to phase the GMT using stars as faint as 14th magnitude. This will enable the GMT to achieve its ultimate, diffraction-limited resolution over at least 80% of the sky visible from Las Campanas. The instrumental biases were significant, however, and it is clear that careful calibration of the DFS will be necessary. The team is planning to continue the DFS testing campaign in November of this year.
The team on this testing run were: Antonin Bouchez from GMTO, Laird Close, Jared Males and Joseph Long from the University of Arizona, Brian McLeod, Derek Kopon, Jan Kansky and Stuart McMuldroch from the Smithsonian Astrophysical Observatory, and Danielle Frostig from Harvard University.
Profile: Barbara Fischer, Primary Mirror Subsystem ManagerBarbara Fischer.
We are pleased to welcome Barbara Fischer to the GMT team. Barbara is the lead engineer for GMT’s primary mirror subsystem. For this newsletter, she answered some questions about her life and career.
What is your role with GMTO?
I have assumed the responsibility of leading the primary mirror positioning, support, and thermal environment systems development team. They are currently undergoing prototype development of the actuators, positioners and control system, and manufacturing of the test cell weldment. Next year, the team will start integration of the test cell to a challenging schedule and budget. The success of the test cell is crucial for ensuring that GMT has a sound support system for the primary mirror, the design is qualified for production and validation of the mount interfaces.
How did you first get into your engineering career?
As a young girl, I asked for a ten-speed bicycle and my Dad said, “you can have your Mom’s old bike, if you rebuild it.” I proceeded to disassemble the bike, replace the damaged parts, and refinish the frame. After I completed it, I proudly rode it throughout high school and relished the independence it gave me. Besides inheriting my family’s nature of building whatever we imagined, my favorite classes were calculus and art. I especially loved to draw and felt engineering would be a great way to express my creativity while achieving that sense of accomplishment when a project is completed.
What inspired you to choose this career?
After reading the book “Outliers” by Malcom Gladwell, I realized I am one. I am the first of my family to earn a college degree. I grew up attending every airshow within driving distance of Gilroy, California. My Dad took me to work while he was a foreman constructing an addition to the Blue Cube at Moffett Field. While I was there, he told me about the U2 flights he would see at lunch time and I was in awe that they were piloted by a woman training to become an astronaut. Years later during my senior year of high school, I worked at NASA Ames Research Center and attended Space Camp in Huntsville Alabama. I knew I wanted to become an aerospace engineer because of this fascination.
What has been your career path to date?
I began my career in mechanical design, analysis, and integration of space-based science instruments that study the Sun. After I completed my last solar observing instrument, I was promoted to subcontract management and systems engineering leadership positions on billion-dollar programs. My career spanned 20 years at Lockheed Martin with growing responsibility in product value, leadership, and customer interaction. I led quick turnaround proposal efforts, short-life cycle studies, and new development programs. My teams were comprised of cross-functional engineers, scientists, and business professionals accomplishing challenging schedules, costs, and technical goals in solar science, military communications, and remote sensing.
What has been your most rewarding career accomplishment to date?
3 – 2 – 1 lift-off! The only thing better than hearing those words is seeing the flawless first image of the Sun from the Helioseismic and Magnetic Imager which launched on the Solar Dynamics Observatory (SDO). It was the result of my team’s dedication and years of hard work. We stood together in anticipation by the countdown clock at Kennedy Space Center as we watched the Atlas lift SDO off the ground. It was my third launch I have been fortunate to observe and be a part of its success.
Barbara Fischer at the launch pad for the satellite Hinode on September 23, 2006 a couple hours after launch. Read more about Hinode from NASA here. Image credit: Barbara Fischer.
Within your field and outside of it, who do you respect/look up to and why?
Be willing to learn new things. Be able to assimilate new information quickly. Be able to get along with and work with other people: these are the secrets of success from Sally Ride who did not succumb to the stereotype that science was for boys. I remember when she became the first woman in space: her accomplishment made me believe I can do anything I wanted as long I applied myself. I also admire Elizabeth Citrin, who was the NASA Goddard Project Manager for the Solar Dynamics Observatory. She always had a positive attitude, encouraged collaboration by keeping the team focused on common goals, and listened to your ideas.
What advice would you give to students exploring STEM fields as careers?
When I visit my friends’ classrooms, I look for ways to relate STEM to the children’s experiences and interests. I feel it is important to engage their imagination and show how STEM has direct value to them. My advice for students in STEM is be excited about what you do, find what motivates you, and follow through. You can do anything, once you put your mind to it.
Why did you want to get involved with the GMT?
The Solar Dynamics Observatory (SDO) images of the Sun have been the centerfold of several scientific magazines and the GMT will be the same for decades. Even though I am not an astrophysicist, I love contributing to scientific breakthroughs and being on the cutting edge of technology. SDO was my favorite project and GMTO has similar energy: this zeal for making new discoveries is what drew me to GMTO. It is a great opportunity to apply my background and gain experience in an agile environment.
What are you most looking forward to once the GMT is completed?
Seeing the universe through a new lens and learning what GMT will mark in history.
GMTO systems engineers Amanda Santana and Breann Sitarski at the SPIE job fair in June 2018. Image credit: Amanda Kocz.
In June, a number of GMTO engineers attended SPIE: Astronomical Telescopes + Instrumentation 2018 in Austin, TX to present their work to their peers. Project Manager James Fanson gave a well-received project status talk; the Site, Enclosure and Facilities lead, Bruce Bigelow, jointly hosted a meeting on enclosure design; and Instrument Manager Adam Contos and Instrument Scientist Rafael Millan-Gabet organized a splinter meeting for all the instrument teams across the GMTO partnership.
GMTO also hosted a booth in the exhibit hall and took part in the job fair. GMTO’s employment opportunities page is here.
GMTO exhibits at the City of Astronomy’s Astrofest 2018Pasadena Mayor, Terry Tornek, with GMTO engineers Tony Hebert and Trupti Ranka. Image credit: Amanda Kocz.
GMTO exhibited at the City of Astronomy’s AstroFest 2018 in Pasadena in July. This family-friendly and free event welcomed over 2,700 people, including the Mayor of Pasadena, Terry Tornek. GMTO’s volunteers enjoyed showing visitors our virtual reality system, the 3D model of the central mirror and our ever-popular hologram. Read more in our blog post here.
IGRINS - Call for Proposals for DCT (Oct 2018 - Apr 2019)
IGRINS (Immersion GRating Infrared Spectrograph) is a high-resolution (R ~ 45,000), near-infrared (simultaneous coverage of H and K bands) spectrograph developed by Korea Astronomy and Space Science Institute and the University of Texas at Austin. From September 2018, IGRINS will be visiting Discovery Channel Telescope (DCT) until April 2019, which will be its last visit to DCT by the current contract. Here we solicit observing proposals for IGRINS during its visit to DCT.
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Some important information is as follows:
Comienzan las excavaciones para las fundaciones del Telescopio Magallanes Gigante
Una perforadora hidráulica taladra el terreno de roca sólida para marcar los límites de la excavación: más de 4.000 metros cúbicos de roca serán removidos del lugar donde se verterá el concreto de las fundaciones del Telescopio Magallanes Gigante y de los edificios de apoyo. Crédito de la imagen: GMTO Corporation.
Pasadena, California – 14 de agosto de 2018 – La Organización del Telescopio Magallanes Gigante (GMTO) anunció el comienzo de las obras de excavación en roca para el enorme pilar de concreto del telescopio y los cimientos del edificio que lo albergará. El trabajo fue adjudicado a la empresa Minería y Montajes Conpax (conocida como Conpax), una empresa de servicio de construcción que ya ha realizado labores en los sitios de otros observatorios en Chile. La duración de los trabajos se estima en cinco meses utilizando una combinación de perforadoras y martillos neumáticos. La excavación en roca es un paso fundamental en el proceso de construcción del GMT, que verá su primera luz en 2024.
Este telescopio de 25 metros de diámetro, cuyo peso final se espera que sea de 1.600 toneladas, se compondrá de siete espejos de 8.4 metros montados conjuntamente en una estructura de acero, la que estará albergada en un edificio rotatorio de 65 metros de altura (aproximadamente 22 pisos), con un diámetro de 56 metros. Además de los trabajos en el pilar y el edificio del telescopio, Conpax también excavará la roca de la cumbre para los cimientos de la planta de tratamiento de los espejos, el edificio para los servicios auxiliares, así como un túnel.
El Dr. James Fanson, Gerente del Proyecto comentó que, “con el comienzo de la construcción de los edificios permanentes en el sitio, el GMT da muestras tangibles de avance hacia su finalización. Estamos encantados de que Conpax lleve a cabo esta importante tarea”.
El mayor desafío del trabajo en roca será la excavación de un agujero de 7 metros (23 pies) de profundidad para el pedestal de concreto del telescopio. La mayor parte del trabajo se llevará a cabo con herramientas neumáticas e hidráulicas (perforadoras y martillos) para garantizar que el suelo debajo del pedestal siga siendo de roca no fracturada. El Dr. Fanson afirmó que “en total se espera que retiremos 5,000 metros cúbicos o 13,300 toneladas de roca, usando 330 camionadas para ese fin”.
El Observatorio Las Campanas, ubicado en el extremo sur del desierto de Atacama y perteneciente a la Carnegie Institution for Science, es uno de los mejores sitios astronómicos del mundo, conocido por sus cielos despejados, oscuros y con una atmósfera muy estable, lo que permite la obtención de imágenes excepcionales. Gracias a su diseño, el GMT producirá imágenes con una definición 10 veces mayor que las del telescopio espacial Hubble en la parte infrarroja del espectro y será utilizado por los astrónomos para el estudio de planetas que orbitan en torno de otras estrellas, así como para mirar al pasado, a la época en que se formaron las primeras galaxias.
En el último año, el Proyecto GMT ha avanzado hacia la fabricación de su quinto espejo en el Richard F. Caris Mirror Lab. de la Universidad de Arizona, también se anunció la incorporación de la Universidad del Estado de Arizona como nuevo miembro del consorcio, y se contrataron los servicios de diseño y fabricación de la montura del telescopio.
Media Contacts
Sarah Erman
Zeno Group for GMTO
650-284-9139
Sarah.Erman@zenogroup.com
Excavation begins on Giant Magellan Telescope site in Chile
A hydraulic drill being used to create excavation boundaries: more than 4,000 cubic meters of rock will be removed in preparation of the pouring of the concrete foundations for the Giant Magellan Telescope and its support buildings. Image credit: GMTO Corporation.
Pasadena, Calif. – August 14, 2018 – GMTO Corporation (GMTO) today announced the start of hard rock excavation for the Giant Magellan Telescope’s massive concrete pier and the foundations for the telescope’s enclosure on its site at Las Campanas Observatory in Chile. The work will be performed by Minería y Montajes Conpax (known as Conpax), a construction services company that has previously performed site work for other observatories in Chile. Using a combination of hydraulic drilling and hammering, the excavation work is expected to take about five months to complete. Excavation is a key step towards the construction of the GMT, which is expected to see first light as early as 2024.
The 25-meter diameter GMT, expected to have a final weight of about 1,600 metric tons, will comprise seven 8.4-meter mirrors supported by a steel telescope structure that will be seated on the concrete pier. It will be housed inside a rotating enclosure that will measure 65 meters (~22 stories) tall and 56 meters wide. As well as working on the enclosure and telescope pier foundations, Conpax will excavate a recess in the summit rock for the lower portion of the mirror coating chamber and foundations for a utility building and tunnel on the summit.
GMTO Project Manager, Dr. James Fanson, said, “With the start of construction of the permanent buildings on the site, the GMT is showing tangible progress towards completion. We are delighted that Conpax is carrying out this important work.”
The most challenging part of their work on the summit will be to excavate the solid rock of the mountain top to a depth of 7 meters (23 feet) to hold the concrete for the telescope pier. Much of this work will be done with a hydraulic rock hammer and jack hammer to ensure that the integrity of the solid bedrock below the pier is undamaged. Dr. Fanson said, “In total, we expect to remove 5,000 cubic meters or 13,300 tons of rock from the mountain and will need 330 dump truck loads to remove it from the summit.”
Las Campanas Observatory, located in the southern Atacama Desert of Chile and owned by the Carnegie Institution for Science, is one of the world’s premier astronomical sites, known for its clear, dark skies and stable airflow, producing exceptionally sharp images. With its unique design, the GMT will produce images that are 10 times sharper than those from the Hubble Space Telescope in the infrared region of the spectrum and will be used by astronomers to study planets around other stars and to look back to the time when the first galaxies formed.
In the past year, the GMT project has cast the fifth primary mirror segment at the Richard F. Caris Mirror Lab at the University of Arizona, announced a new partner for the project with Arizona State University, and awarded design-build contracts for the telescope mount.
Media Contacts
Sarah Erman
Zeno Group for GMTO
650-284-9139
Sarah.Erman@zenogroup.com
GMT’s 2018 Science Book Released
We are pleased to announce that the 2018 Science Book describing GMT’s strengths and its potential for scientific discovery is now released and available for download as a pdf.
The book is divided into chapters describing the transformative impact that GMT will have on areas spanning observational astrophysics—from exoplanets around neighboring stars to the formation of the first, most distant stars, galaxies, and black holes in the universe. The first chapter also describes the GMT itself, explaining its unique design and capabilities, including the first-generation instrument suite that has been chosen to maximize the GMT’s scientific impact during early operations.
Each chapter starts with an introduction to the general astrophysical topic and why it is important to understanding the universe around us, followed by a more detailed introduction for non-specialist scientists. The main body of each chapter goes into more detail about specific scientific programs that will be enabled by the sensitivity and capabilities of GMT and its instruments, and how it will complement other observatories operating in the coming decades. While we cannot predict all that GMT will do, these programs represent a sample of the most interesting and transformative science that our community is planning to do with GMT.
This publication is the result of a year of work by the Science Advisory Committee, scientists from around our partnership and the international community, the GMT Project Scientist Dr. Rebecca Bernstein, and the communications team at GMTO.
Chapter 1: Introduction to the Giant Magellan Telescope
Chapter 2: Exoplanets and Planet Formation: Are we alone in the universe?
Chapter 3: The Birth of Stars: Where and how are stars born?
Chapter 4: The Death of Stars: How do stars die?
Chapter 5: Building the Milky Way and its Neighbors: How did galaxies grow and evolve?
Chapter 6: The Growth of Galaxies Over Cosmic Time: How do stars form in galaxies over cosmic time?
Chapter 7: Building Galaxies from Cosmic Gas: How does the gas that feeds star formation get into galaxies?
Chapter 8: Cosmology and The Dark Universe: How did the universe form and grow?
Chapter 9: First Light & Reionization: What were the first sources of light and how did they transform the universe?
GMTO exhibits at the City of Astronomy’s AstroFest 2018
The City of Astronomy collaboration was formed in 2016 and comprised ten of the institutions in Pasadena that are involved in astronomy – be it telescope construction or astronomical research. It included GMTO, as well as Carnegie Observatories, Caltech, TMT, the Planetary Society, Mt Wilson Observatory and others. In response to a request from the Mayor of Pasadena, Terry Tornek, the City of Astronomy held the first Astronomy Week in October of 2016 and it was a great success.
This year’s Astronomy Week began on Saturday, July 14, when GMTO and other members of the City of Astronomy group (now expanded to 24 different STEAM organizations) brought exhibits and activities to the Pasadena Convention Center for AstroFest 2018.
Pasadena Mayor, Terry Tornek, with GMTO engineers Tony Hebert and Trupti Ranka. Image credit: Amanda Kocz
Throughout the afternoon, this family-friendly and free event welcomed 2,700 people, including Mayor Tornek. GMTO’s volunteers enjoyed showing visitors our virtual reality system, the 3D model of the central mirror and our ever-popular hologram. Other activities included planetarium shows by Carnegie Observatories and Kidspace Children’s Museum and telescope viewing during the afternoon and late into the evening with Caltech.
A young visitor interacts with the GMT hologram. Image credit: Terry Oh Photography.
We were impressed by the number of people who attended AstroFest, and the level of knowledge about astronomy and space from some of the younger children. Some visitors had been to Carnegie Observatories’ Open House and so were well-versed about the Giant Magellan Telescope. Others had not heard of the project and were interested to learn that our engineers work locally. We had long conversations with many visitors, and we found that people enjoyed talking in detail with our engineers about their day-to-day work, as well as the telescope itself.
GMT’s table at AstroFest. Image credit: Terry Oh Photography.
The event was energizing to our volunteers, who appreciated the chance to share their work with those keenly interested. We will take this energy with us back to the office and look forward to the next opportunity to talk with the community.
Engineer Heidy Kelman shows visitors the GMT virtual reality system.
The activities of Astronomy Week didn’t end with AstroFest. Throughout the week, there were two Astronomy on Tap events, two public lectures, more stargazing, and the opening of the MOONS exhibit at the ArtCenter.
GMTO’s volunteers for AstroFest were Francisco Aguayo, James Fanson, Tony Hebert, Damien Jemison, Heidy Kelman, Amanda Kocz, Patrick McCarthy, Trupti Ranka, Amanda Santana, and Nune Wheeler.
More images from Terry Oh Photography can be viewed here.
우주를 보는 눈, ‘제미니천문대’ 한국 전용 관측 시간 생긴다
원본보도자료링크 (과학기술정보통신부)
우주를 보는 눈, ‘제미니천문대’ 한국 전용 관측 시간 생긴다
- 제미니천문대 운영 정식 참여, 6년간 연간 관측일수 약 25일 확보
- 태양계, 별과 은하의 구조, 블랙홀 등에 대한 선도적 연구 기대
□ 과학기술정보통신부(장관 유영민, 이하 ‘과기정통부’)와 한국천문연구원(원장 이형목, 이하 ‘천문(연)’)은 7월 24일 제미니천문대(Gemini Observatory) 이사회와 협약을 통해, 기존 운영국가들과 함께 천문대 공동운영에 정식 참여하기로 했다고 밝혔다.
[ 제미니 천문대란? ]
한국천문연구원 제미니 천문대 공동운영 참여 (기사링크)
제미니 천문대
Republic of Korea Becomes a Full Participant in Gemini
국내 보도 자료
우주를 보는 눈, ‘제미니천문대’ 한국 전용 관측 시간 생긴다
Invitation to Participate in Development of Exemplar Key Science Programs for Astro 2020
The National Science Foundation’s (NSF) National Optical Astronomy Observatory (NOAO), the Giant Magellan Telescope Organization (GMTO) and the Thirty Meter Telescope International Observatory (TIO) invite all interested U.S. scientists to participate in the development of exemplar Key Science Programs (KSPs) for the Giant Magellan Telescope (GMT) and Thirty Meter Telescope (TMT), preferably working in concert.
The primary audiences for these KSPs will be the 2020 Decadal Survey of Astronomy and Astrophysics (Astro 2020), an enterprise of the U.S. National Academies, and the NSF. They may also be used, in whole or part, to support a future collaborative proposal by NOAO, GMTO, and TIO to NSF for a significant investment in the GMT and TMT construction projects and operations.
NOAO, GMTO and TIO are committed to enabling diversity within KSP development teams. We seek to empower the best minds, no matter their gender, ethnicity, sexual orientation, or institutional affiliation.
Scientists affiliated with U.S.-based partner institutions with GMTO and TIO are also welcome to participate in this activity.
A strong response to this invitation will be seen as an indicator of community interest in potential federal investment in TMT and GMT. We need your help!
Read more from NOAO: https://www.noao.edu/us-elt-program/ksp-invitation.php
GMTO’s dedicated Astro2020 webpage can be found here: http://www.gmto.org/astro2020/
[이웃집 과학자] GMT 특집 연재
- Read more about [이웃집 과학자] GMT 특집 연재
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[주간조선] [대덕의 과학자들] 박병곤 천문연 대형망원경사업단장
GMTO to work with NOAO and TMT to develop science vision for the Decadal Survey
The Giant Magellan Telescope Organization is pleased to collaborate with the National Optical Astronomy Observatory (NOAO) and the Thirty Meter Telescope Observatory (TMT) to articulate a community based science program for presentation to the next Decadal Survey of Astronomy and Astrophysics. Access to both hemispheres with ELTs having the capabilities of the GMT and TMT will provide unique scientific opportunities in the coming decade and beyond. We look forward to working with our colleagues in the GMT, TMT, and NOAO communities to develop the science case for the two telescopes for the upcoming Decadal Survey.
—Walter Massey, Chair, GMTO Board of Directors
Read more from NOAO: https://www.noao.edu/news/2018/us-elt-announcement.php.
Read the Science article: http://www.sciencemag.org/news/2018/05/rival-giant-telescopes-join-forces-seek-us-funding