J-PAS: comienza el mayor cartografiado del cosmos

El Observatorio Astrofísico de Javalambre (OAJ) acaba de tomar los primeros datos del proyecto J-PAS (Javalambre Physics of the Accelerating Universe Astrophysical Survey), un gran cartografiado tridimensional y sin precedente del cosmos que se prevé llevar a cabo a lo largo de la presente década.

Observará miles de grados cuadrados del cielo con cientos de millones de galaxias y estrellas, con el objetivo último de avanzar en la comprensión de la naturaleza de la energía oscura a través del estudio de la estructura a gran escala del universo. 

El proyecto, liderado por el Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA), junto con el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), el Observatorio Nacional de Rio de Janeiro y la Universidad de Sao Paulo, se desarrolla y explota científicamente mediante una colaboración internacional con más de 250 investigadores de 18 países.

Para llevar a cabo el cartografiado, el OAJ cuenta con el telescopio JST250, un "gran angular" de 2.5m de espejo principal, y con la cámara panorámica JPCam que, con más de 1.200 millones de píxeles, es en la actualidad la segunda cámara astronómica más grande del mundo. Además, JPCam integra 56 filtros ópticos únicos en el panorama internacional definidos específicamente para el proyecto, lo que le permite realizar imagen multi-color de grandes zonas del cielo y obtener, en última instancia, información detallada de todos los objetos en el campo de visión. Todo ello hace del “tándem" JPCam-JST250 una máquina capaz de cartografiar el Universo y medir distancias extragalácticas con la precisión necesaria para sus objetivos cosmológicos.

Imagen de la cámara JPCam instalada en el telescopio Javalambre Survey Telescope (JST250) del Observatorio Astrofísico de Javalambre (OAJ). Crédito de la imagen: Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA).

Las primeras observaciones de J-PAS llegan tras un arduo proceso de verificación, puesta a punto y optimización de JPCam en el JST250, llevado a cabo por personal técnico, de ingeniería y de investigación del CEFCA. En primavera de 2023 comenzó la última fase del comisionado, concluida con éxito recientemente tras confirmar que el sistema JPCam-JST250 cumple los requerimientos científico-técnicos inicialmente previstos, destacando su excelente calidad de imagen en todo el campo de visión. En palabras del Dr. Antonio Marín, subdirector de OAJ y respo­­nsable del proyecto JPCam en CEFCA, “JPCam es un prototipo, en el sentido de que no existe otra cámara igual en el mundo. Los 14 detectores CCD de gran formato que se integran en el instrumento fueron desarrollados específicamente para este proyecto, así como su compleja electrónica de control y el propio sistema de filtros J-PAS”. Y añade: "Por su altísima complejidad tecnológica, la caracterización, validación y puesta en marcha definitiva de JPCam ha sido un reto que ha requerido nuevos desarrollos de ingeniería durante la fase de comisionado.”

Hasta el momento se han observado los primeros 15 grados cuadrados del cartografiado con los 56 filtros de J-PAS (equivalente a un área de 60 lunas llenas). A pesar de tratarse sólo del inicio, dichos datos ya incluyen información para un millón de estrellas y galaxias. 

Debido a su gran campo de visión, cada imagen de JPCam ocupa 1 GB de datos aproximadamente, pudiendo llegar a tomarse cientos de imágenes cada noche de trabajo. El gran volumen de datos que genera J-PAS hace necesario que el OAJ disponga de un centro de datos específico para su almacenamiento, gestión y calibración. 

“El inicio de la toma de datos de J-PAS es un momento muy especial pues estamos aplicando nuestro conocimiento y experiencia multidisciplinar de otros cartografiados del OAJ precursores de J-PAS para garantizar tanto la eficiencia en las observaciones astronómicas como el adecuado procesamiento de la ingente cantidad de imágenes que ello supone”, señala el Dr. Héctor Vázquez, responsable del Departamento de Procesado y Archivo de Datos del CEFCA. “El objetivo del CEFCA es siempre proporcionar a la comunidad científica datos de la mayor calidad posible para contribuir así al avance del conocimiento”, concluye.

Imagen comparativa de los datos preliminares de J-PAS con datos espectroscópicos disponibles. La imagen de fondo es una pequeña región de una de las exposiciones de J-PAS. Las gráficas presentan los datos obtenidos con J-PAS en cada uno de los 56 filtros (en color) con respecto a espectros disponibles (en gris) de varias galaxias, dos estrellas y un cuásar. Crédito de la imagen: Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA).

J-PAS es un proyecto de legado para la comunidad científica internacional llamado a proporcionar una visión única del Universo. Tanto por el tipo como por la cantidad de información que proporcionará para todos y cada uno de los cientos de millones de objetos astronómicos que observará de manera sistemática, abre nuevas expectativas para la investigación en casi todos los campos de la astrofísica. 

José Manuel Vílchez, profesor de investigación del IAA-CSIC y miembro del Consejo de Dirección Internacional de la colaboración afirma que “J-PAS proporcionará información única para el estudio del universo multicolor con la cartografía de miles de grados cuadrados del cielo del hemisferio norte. Se trata de un hito científico titánico que avanza el desarrollo que la astrofísica va a experimentar en los próximos años con nuevos y fascinantes descubrimientos. J-PAS constituye un proyecto clave para el IAA-CSIC, en cuyo desarrollo científico contribuye prácticamente en todas las áreas; desde el estudio del Sistema Solar, las estrellas, galaxias y sus cúmulos, hasta las mayores estructuras a gran escala que podemos observar en el cosmos. J-PAS forma parte del proyecto estratégico “Severo Ochoa” del  IAA-CSIC.”

El proyecto J-PAS fue el motor científico para la definición y construcción del OAJ que, desde 2014, pertenece al mapa de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS) del Ministerio de Ciencia e Innovación. Con la puesta en marcha de JPCam, la ICTS OAJ se completa hallándose plenamente operativa. El inicio de J-PAS constituye, además, un hito fundamental del proyecto “Tecnologías avanzadas para la exploración del Universo y sus componentes” de la convocatoria de Planes Complementarios con Comunidades Autónomas que, dentro del área de Astrofísica y Física de Altas Energías, ejecutan conjuntamente Andalucía, Aragón, Baleares, Cantabria, Cataluña, Madrid y la Comunidad Valenciana con cofinanciación del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia, financiado por la Unión Europea – NextGenerationEU. El CEFCA coordina en Aragón dicho proyecto y cuenta con el Fondo de Inversiones de Teruel para cofinanciar las actividades de I+D+i relacionadas con JPCam y J-PAS. El IAA-CSIC y la UGR coordinan el Plan Complementario en Andalucía.

Javalambre Survey Telescope (JST250) del Observatorio Astrofísico de Javalambre y su instrumento científico JPCam. Crédito: Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA).

Sobre IAA-CSIC

El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) es un centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Su misión es la de profundizar en el conocimiento del cosmos y acercar éste a la sociedad haciendo investigación Astrofísica y de Ciencia Espacial de vanguardia, fomentando el desarrollo tecnológico mediante la construcción de nueva instrumentación y diseminando nuestra investigación entre la comunidad científica y el público en general por medio de actividades divulgadoras.  El IAA-CSIC es Centro de Excelencia Severo Ochoa, una acreditación que reconoce a los centros que realizan investigación básica de frontera y se encuentran entre los mejores del mundo en su área de trabajo.

Sobre CEFCA y OAJ

El Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA) es un instituto de investigación en astrofísica del Gobierno de Aragón fundado en 2008 y situado en Teruel. Sus actividades se centran en el desarrollo, operación y explotación científica del Observatorio Astrofísico de Javalambre (OAJ), una Infraestructura Científica y Técnica Singular (ICTS) astronómica equipada con dos telescopios especialmente diseñados para llevar a cabo grandes cartografiados del cielo únicos en el mundo. El CEFCA está participado principalmente por el Gobierno de Aragón y por el Ministerio de Ciencia e Innovación, y constituye una Unidad Asociada al CSIC con el Instituto de Astrofísica de Andalucía.

El OAJ y el proyecto J-PAS están financiados por el CEFCA y por los Gobiernos de Aragón y España a través del Fondo de Inversiones de Teruel, los Fondos Europeos de Desarrollo Regional, el Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia (NextGenerationEU) del Ministerio de Ciencia e Innovación y la Agencia Estatal de Investigación. Las agencias brasileñas FINEP, FAPESP, FAPERJ y el Observatorio Nacional de Brasil han contribuido a la financiación de JPCam. El Observatorio Tartu de Estonia y el Consorcio Astronómico Chino J-PAS han aportado financiación adicional para J-PAS.

Página web del CEFCA

Sobre ICTS

Las Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS) son grandes instalaciones, recursos, equipamientos y servicios, únicas en su género, que están dedicadas a la investigación y desarrollo tecnológico de vanguardia y de máxima calidad, así como a fomentar la transmisión, intercambio y preservación del conocimiento, la transferencia de tecnología y la innovación.

Las ICTS son únicas o excepcionales en su género, y cuya importancia y carácter estratégico justifica su disponibilidad para todo el colectivo de I+D+i. Las ICTS poseen tres características fundamentales, son infraestructuras de titularidad pública, son singulares y están abiertas al acceso competitivo.

Página web de las ICTS