AEON: Siguiendo objetos extraños en la oscuridad

¿Sabías que… la Investigación del Espacio-Tiempo como Legado para la posteridad (LSST por sus siglas en inglés) es un proyecto de 10 años de duración que sumará 200 petabytes de datos y tomará millones de imágenes del cielo nocturno en busca de objetos que parpadeen o se muevan (o ambas cosas)? En la parte central del estudio se encuentra la Cámara LSST, que es la mayor cámara digital jamás construida, con un sensor de 3,2 gigapíxeles. Además, puede ver hasta una magnitud de 24,5 en una sola exposición de 15 segundos y cubrirá 18.000 grados cuadrados de cielo, produciendo 15 terabytes de datos cada noche.

Cuando el Programa del Observatorio Vera C. Rubin de NOIRLab esté completamente operativo en los próximos dos años, su exploración detallada de todo el cielo nocturno encontrará millones de objetos transitorios todas las noches, es decir, cosas que se mueven, destellan, brillan o aparecen sólo por un breve período de tiempo, desde asteroides y cometas hasta estrellas fulgurantes, supernovas, núcleos galácticos activos y mucho más.

Esta es una gran noticia para los descubrimientos astronómicos, pero también una alerta para los encargados de los telescopios, quienes se preguntan cómo van a enfrentar la avalancha de solicitudes de observaciones de seguimiento de todos estos objetos transitorios.

Podría parecer que los astrónomos necesitarán una eternidad (eones) para dar seguimiento a todos estos objetos transitorios, pero gracias a la asociación entre NOIRLab y el Observatorio Las Cumbres (LCO por sus siglas en inglés), sólo necesitarán un sólo AEON (un acrónimo que en inglés significa Red de Observatorios de Eventos Astronómicos).

El telescopio SOAR en Cerro Pachón pasó a ser parte de la red AEON.

Credit: Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación de Chile/NOIRLab/NSF/AURA.

“AEON surgió como resultado de una conversación entre NOIRLab, el LCO y los observatorios SOAR (Southern Astrophysical Research Telescope) y Gemini”, explica Rachel Street del LCO. “Los operadores de telescopios estaban preocupados que los astrónomos enviaran un número insostenible de solicitudes de seguimiento de las alertas de descubrimientos de Rubin, como unas diez millones por noche”.

AEON actúa agilizando todo el proceso al limitar e incluso eliminar la necesidad de que los humanos participen en cada paso del proceso, y se basa en el sistema operado por LCO, que es una red de 18 telescopios repartidos por todo el mundo que se especializa en la observación de objetos transitorios y en la realización de lo que se conoce como astronomía de dominio de tiempo. Una parte del Observatorio La Cumbres se encuentra en el Observatorio Cerro Tololo (en Chile), que es parte de NOIRLab, que se encuentra a 2.163 metros de altitud.

Se espera que el Observatorio Vera C. Rubin observe millones de objetos transitorios cada noche.

Credit: Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación de Chile/NOIRLab/NSF/AURA.

“Nuestros telescopios son robóticos y están diseñados para obtener datos pocos minutos después del envío de un objetivo”, explica Andy Howell (LCO). Esto es muy importante cuando se observan supernovas, kilonovas o resplandores de estallidos de rayos gamma, donde obtener datos lo antes posible tras la detección es crucial para averiguar los mecanismos físicos involucrados en dichas explosiones.

El nuevo sistema AEON, dice Howell, “saca a los humanos —el proceso lento— del ciclo, lo que significa que podemos obtener datos casi inmediatamente, y podemos obtenerlos las 24 horas del día.

Sin embargo, los telescopios más grandes de NOIRLab no son robóticos, y necesitan seres humanos para planificar y monitorear las observaciones en modo de trabajo en fila. En este modo, las observaciones enviadas por los astrónomos se ponen en una fila y se ordenan en base a distintos factores, que consideran desde la visibilidad en el cielo, meteorología, hasta la importancia y disponibilidad del instrumento correcto. Cuando se descubre algo que necesite un seguimiento rápido, esto se puede insertar en la fila de trabajo lo antes posible, pero esto requiere que los astrónomos en el observatorio pasen horas reajustando sus programaciones. Cuando se abran las compuertas de los datos de Rubin, esto se convertirá en una tarea casi imposible de lograr.

Por su parte, AEON, automatiza todo el proceso mediante una Interfaz de Programación de Aplicaciones (API por sus siglas en inglés) y programas llamados Gestores de Observación de Telescopios. Estos programas han sido utilizados durante años por los telescopios del LCO, pero tuvieron que ser adaptados para su uso en SOAR y Gemini.

“La primera etapa consistió en revisar el lenguaje de software que proporcionamos para describir sus observaciones a AEON”, afirma el Jefe de Ingeniería de Software de LCO, Mark Bowman. “Una vez equipados con este lenguaje actualizado, ampliamos la red robótica del LCO para incorporar a SOAR cuando se opera en modo AEON”.

La API permite a los usuarios interactuar con el telescopio mediante el Gestor de Observación de Telescopios, que Howell describe como “una plataforma colaborativa con una base de datos de objetivos y observaciones. Por ejemplo, le puedes pedir hacer una fotometría cada tres días en un objetivo, y se lo pedirá al sistema programador de un observatorio, y luego, el programador enviará la solicitud al telescopio”.

La forma clásica de hacerlo requería que el astrónomo que solicitaba la observación descargara un software y rellenara cientos de elementos en un formulario, lo que podía tomarle una hora o más, y luego, en el otro extremo, otro astrónomo del observatorio tenía que volver a comprobar, interpretar y luego programar la solicitud en la cola de observaciones. El nuevo sistema AEON, dice Howell, “saca a los humanos —el proceso lento— del ciclo, lo que significa que podemos obtener datos casi inmediatamente, y podemos obtenerlos las 24 horas del día”.

Uno de los telescopios robóticos de 1 metro del Observatorio Las Cumbres en el Observatorio Cerro Tololo.

Credit: CTIO/NOIRLab/NSF/AURA.

La primera prueba para traer a AEON a los observatorios de NOIRLab fue en el año 2019, cuando el espectrógrafo Goodman de SOAR funcionó con éxito en modo AEON durante 20 noches. Gemini Norte también se ha introducido al sistema AEON, aunque a diferencia de SOAR, Gemini todavía tiene humanos haciendo la programación después de recibir solicitudes de varios Gestores de Observación de Telescopios (aunque Gemini hoy en día está experimentando una actualización a gran escala de su software, incluyendo la introducción de rutinas más automatizadas). Y mientras el Observatorio Rubin se prepara para empezar a hacer ciencia, el Telescopio de 4 metros Víctor M. Blanco del Observatorio Cerro Tololo pronto operará con el sistema AEON.

El telescopio SOAR de 4,1 metros, en particular, tiene una ubicación perfecta para monitorear los descubrimientos de Rubin porque está ubicado junto a Rubin en Cerro Pachón y, por tanto, opera en las mismas condiciones de observación.

El telescopio SOAR de 4,1 metros, en particular, tiene una ubicación perfecta para monitorear los descubrimientos de Rubin, ya que, al igual que el telescopio Gemini Sur, está ubicado junto a Rubin en Cerro Pachón y, por tanto, opera en las mismas condiciones de observación. Aunque está financiado por la NSF y operado por NOIRLab, un consorcio multinacional participa en SOAR y Gemini y no todos los países miembros se centran en las observaciones de dominio de tiempo y en modo de fila. Por ello, las noches de trabajo en fila de SOAR en las que AEON puede operar son intermitentes, realizando otras observaciones más largas e ininterrumpidas en otras noches. Sin embargo, cuantos más telescopios puedan añadirse a la red AEON, más noches en modo de fila estarán disponibles.

Red AEON. El Observatorio Vera C. Rubin detectará millones de objetos transitorios, que serán clasificados en diferentes categorías por el software ANTARES de NOIRLab. Los Gestores de Observación de Telescopios se encargarán de seleccionar los objetos transitorios de las categorías que los astrónomos están buscando, y enviarán alertas a los telescopios de seguimiento que operen con el software AEON.

Credit: NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld.

Howell cree que este enfoque automatizado es la clave para aprovechar al máximo el diluvio de alertas que Rubin emitirá cada noche. “Abre nuevas ventanas de la ciencia, y como resultado, habrá muchos nuevos descubrimientos”.