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inFRared Imager and Dissector for the Adaptive optics system of GTC

Casos cientÍficos

El diseño de FRIDA es único y le da una ventaja importante sobre los pocos instrumentos similares que existen en el mundo. Su capacidad de proporcionar imágenes de gran resolución espacial, del orden de unas decenas de milisegundos de arco, y de hacer espectroscopia integral de campo abren ampliamente las posibilidades de estudio de nuestro Universo, siendo muchos los programas científicos en los que trabajará FRIDA, como ejemplo:

  • El estudio de los núcleos de nebulosas planetarias y pre-nebulosas planetarias.

    Estos objetos representan las últimas etapas de vida de las estrellas entre 1 y 8 masas solares. Estas estrellas son las más comunes en las galaxias y por ende determinantes en la evolución de las mismas. En las últimas dos décadas, y gracias en gran medida a los datos de alta resolución espacial generados por el HST, así como de espectros de muy alta resolución, se ha encontrado que el desarrollo de una gran cantidad de nebulosas planetarias está dominada por estructuras multipolares con simetría de punto y espejo, chorros colimados de alta velocidad y toroides ecuatoriales de estructura granular compuestos de múltiples nudos cometarios de bajo grado de ionización. El origen de estas estructuras no es claro y su existencia en estas etapas tardías de evolución estelar sigue siendo sorprendente. En tiempos recientes las investigaciones del campo indican que son la presencia de campos magnéticos y sistemas binarios, incluyendo planetas en sus núcleos, las vías más probables de origen de estos fenómenos.

  • A nivel de nuestro Sistema solar se podrán estudiar lunas, cráteres y volcanes de los planetas.

  • Será capaz de resolver para los casos cercanos, ya sea mediante imagen directa o mediante espectroscopía integral de campo, la estructura del núcleo estelar. Además podrá obtener datos cinemáticos a escalas de solo algunas unidades astronómicas del núcleo que revelen las zonas de origen de los chorros colimados y, en consecuencia, permitirá distinguir entre las diversas teorías de generación de jets o flujos colimados de alta velocidad.

  • Recientemente se hicieron observaciones de la joven y compleja nebulosa planetaria Hb 12 con el telescopio Geminis Norte, un telescopio de 8 m de diámetro con su sistema de óptica adaptativa ALTAIR  y el espectrómetro integral de campo NIFS de moderada resolución espectral de 50 km/s. Estas observaciones, que alcanzaron 0.1 arcsec de resolución espacial, revelaron una multitud de estructuras previamente desconocidas que nos acercan a entender los mecanismos físicos de formación y evolución de este tipo de objetos. Las observaciones con FRIDA para este objeto, como comparación, alcanzarán 5 veces mejor resolución espacial (0.020 arcsec) y una resolución espectral de 10 km/s. Estos datos, sin duda, desnudarán la estructura morfológica y dinámica de las etapas tempranas de formación de nebulosas planetarias bipolares como Hb 12.

  • Dado que FRIDA operará en el intervalo infrarrojo del espectro electromagnético (0.9 – 2.5 μm) también, se podrá distinguir y estudiar en detalle el polvo y material frío (neutro) dentro y próximo a las zonas de material ionizado y se podrá trazar y analizar la transición por foto-disociación del campo de radiación sobre el material parcialmente ionizado. Por otro lado, la composición química y parámetros físicos como densidad y temperatura electrónica, a escalas de milisegundos de arco, del material ionizado y de las zonas de transición podrán ser analizadas mediante espectroscopia de resolución baja e intermedia en las bandas infrarrojas que comprenden el diseño de FRIDA, lo cual deberá aportar elementos fundamentales para poder resolver el importante problema de la discrepancia en abundancias o ADF (abundance discrepancy factor) que resulta de derivar abundancias iónicas de líneas colisionales y líneas de recombinación, tanto en nebulosas planetarias como en regiones H II.

  • Se podrá distinguir compañeras binarias cercanas una a la otra, discos de formación planetaria alrededor de estrellas jóvenes, medir la velocidad del gas con precisiones que aún no se pueden alcanzar con los instrumentos existentes, y estudiar acerca de las galaxias con peculiar e intensa formación estelar, denominadas Starbursts, las interacciones entre galaxias y las propiedades y evolución de los cúmulos de galaxias que pueblan el Universo.

  • Además, dejará abierta la posibilidad de implantar un modo de coronografía estelar en un futuro cercano. Las técnicas de coronografía estelar permiten eclipsar la luz de una estrella para así aumentar contraste y ser capaz de observar planetas extrasolares directamente. Con estas características, FRIDA será capaz de hacer frente a un gran número de los principales problemas astrofísicos.



  • Casos Cient√≠ficos que se podr√°n estudiar empleando FRIDA

    Objetivo Distancia Imagen (FoV) Resolución Fuente
    Sistema Solar 1 AU 15,000 - 30,000 km 15 - 30 Km Atmósfera, lunas, cráteres y volcanes
    Estrellas cercanas 1 pc 20 - 40 AU 0.02 - 0.04 AU Comparaciones estelares y subestelares
    Nube de Tauro 100 pc 2,000 - 4,000 AU 2 - 4 AU Disco YSO, protoestrellas, binarias, y eyecciones/chorros
    Nube de Orion 500 pc 10,000 - 20,000 AU 10 - 20 AU Discos YSO, núcleos estelares, eyecciones/chorros
    Nebulosas planetarias 1 kpc 20,000 - 40,000 AU 20 - 40 AU Núcleos binarios y eyecciones
    Centro de la galaxia 10 kpc 1 - 2 pc 200 ‚Äď 400 AU Poblaciones Estelares, núcleos de cúmulos de estrellas, regiones UC HII, y Sgr A*.
    Grupo Local 1 Mpc 100 - 200 pc 0.1 - 0.2 pc Formación de estrellas, núcleos de galaxias, RGs & AGBs, y poblaciones estelares.
    Grupo Virgo 10 Mpc 100 - 200 pc 0.1 - 0.2 pc Formación estelares y AGN/BH
    Grupo Coma 100 Mpc 10 - 20 kpc 10 ‚Äď 20 pc Bulbos e interacciones galácticas
    Universo con alto corrimiento al rojo Z = 1 0.5 - 1 Mpc 0.5 ‚Äď 1 kpc Grupos de galaxias, bulbos gal√°cticos y GRBs.