Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica

Samuel Pierpont Langley , tercer secretario del Smithsonian , fundó el Observatorio Astrofísico Smithsoniano en el patio sur del Castillo Smithsoniano (en el National Mall de EE. UU .) el 1 de marzo de 1890. El propósito inicial y principal del Observatorio Astrofísico era "registrar la cantidad y las características del calor del Sol". ^{[ 3 ]} Charles Greeley Abbot fue nombrado primer director del SAO, y el observatorio operaba telescopios solares para tomar mediciones diarias de la intensidad del Sol en diferentes regiones del espectro electromagnético óptico . De esta manera, el observatorio permitió a Abbot realizar ajustes cruciales a la constante solar , así como descubrir fortuitamente la variabilidad solar . Es probable que la historia temprana del SAO como observatorio solar haya sido parte de la inspiración detrás del logotipo del "rayo solar" del Smithsonian, diseñado en 1965 por Crimilda Pontes . ^{[ 4 ]}

En 1955, la sede científica del SAO se trasladó de Washington, DC a Cambridge, Massachusetts , para afiliarse al Observatorio del Harvard College (HCO). ^{[ 3 ]} Fred Lawrence Whipple , entonces presidente del Departamento de Astronomía de Harvard, fue nombrado nuevo director del SAO. La relación de colaboración entre el SAO y el HCO, por lo tanto, es anterior a la creación oficial del CfA por 18 años. El traslado del SAO al campus de Harvard también resultó en una rápida expansión de su programa de investigación. Tras el lanzamiento del Sputnik (el primer satélite artificial del mundo) en 1957, el SAO aceptó un desafío nacional ^{[ 5 ]} para crear una red mundial de seguimiento de satélites, colaborando con la Fuerza Aérea de los Estados Unidos en el Proyecto Space Track .

Con la creación de la NASA al año siguiente y a lo largo de la carrera espacial , la SAO lideró importantes esfuerzos en el desarrollo de observatorios orbitales y grandes telescopios terrestres , astrofísica de laboratorio y teórica , así como la aplicación de ordenadores a problemas astrofísicos.

En parte como respuesta al renovado interés público en la astronomía tras el regreso del cometa Halley en 1835 , el Observatorio del Harvard College fue fundado en 1839, cuando la Corporación de Harvard nombró a William Cranch Bond como "Observador Astronómico de la Universidad". ^{[ 6 ]} Durante sus primeros cuatro años de funcionamiento, el observatorio estuvo situado ^{[ 7 ]} en la Casa Dana-Palmer (donde Bond también residía) cerca de Harvard Yard , y consistía en poco más que tres pequeños telescopios y un reloj astronómico. ^{[ 6 ]} En su libro de 1840 que relata la historia del colegio, el entonces presidente de Harvard, Josiah Quincy III, señaló que "se necesita un telescopio reflector montado ecuatorialmente". ^{[ 6 ]} Este telescopio, el "Gran Refractor" de 15 pulgadas, se inauguró siete años después (en 1847) en la cima de Observatory Hill en Cambridge (donde todavía existe hoy, alojado en el más antiguo del complejo de edificios del CfA). El telescopio fue el más grande de Estados Unidos desde 1847 hasta 1867. William Bond y el fotógrafo pionero John Adams Whipple utilizaron el Gran Refractor para producir los primeros daguerrotipos nítidos de la Luna (lo que les valió un premio en la Gran Exposición de Londres de 1851). Bond y su hijo, George Phillips Bond (el segundo director del Observatorio de Houston), lo utilizaron para descubrir la octava luna de Saturno, Hiperión (que también fue descubierta independientemente por William Lassell ).

Bajo la dirección de Edward Charles Pickering de 1877 a 1919, el observatorio se convirtió en el principal productor mundial de espectros y magnitudes estelares, estableció una estación de observación en Perú , ^{[ 8 ]} y aplicó métodos de producción en masa al análisis de datos . Fue durante este tiempo que el HCO se convirtió en sede de una serie de descubrimientos importantes en la historia de la astronomía , impulsados ​​por las llamadas " computadoras " del observatorio (mujeres contratadas por Pickering como trabajadoras especializadas para procesar datos astronómicos). Estas "computadoras" incluían a Williamina Fleming , Annie Jump Cannon , Henrietta Swan Leavitt , Florence Cushman y Antonia Maury , todas ampliamente reconocidas hoy como figuras importantes en la historia de la ciencia . ^{[ 9 ]} Henrietta Swan Leavitt , por ejemplo, descubrió la llamada relación período-luminosidad para las estrellas variables Cefeidas Clásicas , ^{[ 10 ]} estableciendo la primera " candela estándar " importante con la que medir la distancia a las galaxias . Conocida actualmente como la " ley de Leavitt ", este descubrimiento se considera uno de los más fundamentales e importantes en la historia de la astronomía ; astrónomos como Edwin Hubble , por ejemplo, utilizarían posteriormente la ley de Leavitt para establecer que el Universo se está expandiendo , la principal prueba del modelo del Big Bang .

Tras la jubilación de Pickering en 1921, la dirección del HCO recayó en Harlow Shapley (participante destacado en el llamado " Gran Debate " de 1920). Esta época del observatorio se hizo famosa por el trabajo de Cecelia Payne-Gaposchkin , quien se convirtió en la primera mujer en obtener un doctorado en astronomía del Radcliffe College (a poca distancia del observatorio). La tesis de Payne-Gaposchkin de 1925 proponía que las estrellas estaban compuestas principalmente de hidrógeno y helio , una idea considerada ridícula en aquel entonces. ^{[ 11 ]} Entre el mandato de Shapley y la formación del CfA, el observatorio fue dirigido por Donald H. Menzel y luego por Leo Goldberg , quienes mantuvieron programas ampliamente reconocidos en astrofísica solar y estelar. Menzel desempeñó un papel fundamental al alentar al Observatorio Astrofísico Smithsoniano a trasladarse a Cambridge y colaborar más estrechamente con el HCO.

La base de colaboración que daría origen al Centro de Astrofísica comenzó con el traslado del SAO a Cambridge en 1955. Fred Whipple , quien ya presidía el Departamento de Astronomía de Harvard (ubicado en el HCO desde 1931 ^{[ 12 ]} ), fue nombrado nuevo director del SAO al inicio de esta nueva era; una prueba temprana del modelo de dirección unificada entre el HCO y el SAO. Durante los siguientes 18 años, las dos entidades independientes se fusionarían cada vez más, operando de manera efectiva (aunque informal) como un gran centro de investigación.

Esta relación conjunta se formalizó con la creación del nuevo Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica el 1 de julio de 1973. George B. Field , entonces afiliado a Berkeley , fue nombrado su primer director. Ese mismo año, se creó una nueva revista astronómica , la Serie de Preimpresiones del CfA , y un instrumento del CfA/SAO a bordo del Skylab descubrió agujeros coronales en el Sol. ^{[ 13 ]} La fundación del CfA también coincidió con el nacimiento de la astronomía de rayos X como un nuevo campo importante, dominado en gran medida por científicos del CfA en sus primeros años. Riccardo Giacconi , considerado el "padre de la astronomía de rayos X", fundó la División de Astrofísica de Altas Energías dentro del nuevo CfA al trasladar la mayor parte de su grupo de investigación (entonces en American Sciences and Engineering ) al SAO en 1973. Este grupo lanzaría posteriormente el Observatorio Einstein (el primer telescopio de imágenes de rayos X ) en 1976 y, en última instancia, lideraría las propuestas y el desarrollo de lo que se convertiría en el Observatorio de Rayos X Chandra . Chandra, el segundo de los Grandes Observatorios de la NASA y aún el telescopio de rayos X más potente de la historia, continúa operando hoy como parte del Centro de Rayos X Chandra del CfA. Giacconi ganaría más tarde el Premio Nobel de Física en 2002 por su trabajo fundamental en la astronomía de rayos X.

Poco después del lanzamiento del Observatorio Einstein , Steven Weinberg, del CfA, ganó el Premio Nobel de Física de 1979 por su trabajo sobre la unificación electrodébil . La década siguiente vio el inicio del histórico CfA Redshift Survey (el primer intento de mapear la estructura a gran escala del Universo ), así como la publicación del "Informe Field", un influyente estudio decenal de astronomía y astrofísica presidido por el director saliente del CfA, George Field . En 1982, fue reemplazado por Irwin Shapiro , quien durante su gestión como director (1982 a 2004) supervisó la expansión de las instalaciones de observación del CfA en todo el mundo, incluyendo el recién nombrado Observatorio Fred Lawrence Whipple , el Telescopio Infrarrojo (IRT) a bordo del Transbordador Espacial , el Telescopio de Espejos Múltiples (MMT) de 6,5 metros , el satélite SOHO y el lanzamiento de Chandra en 1999. Los descubrimientos liderados por el CfA durante este período incluyen trabajos fundamentales sobre la Supernova 1987A , la " Gran Muralla CfA2 " (entonces la estructura coherente más grande conocida en el Universo), la mejor evidencia hasta la fecha de agujeros negros supermasivos y la primera evidencia convincente de un planeta extrasolar . ^{[ 14 ]}

En la década de 1980, el CfA también desempeñó un papel fundamental en la historia de la informática e internet: en 1986, SAO comenzó a desarrollar SAOImage, una de las primeras aplicaciones basadas en X11 disponibles públicamente (su sucesor, DS9, sigue siendo el visor de imágenes FITS astronómicas más utilizado a nivel mundial). Durante este tiempo, científicos y desarrolladores de software del CfA también comenzaron a trabajar en lo que se convertiría en el Sistema de Datos Astrofísicos (ADS), una de las primeras bases de datos en línea de artículos de investigación del mundo . ^{[ 2 ]} Para 1993, el ADS ya realizaba las primeras consultas transatlánticas rutinarias entre bases de datos, un aspecto fundamental de internet en la actualidad. ^{[ 2 ]}

Charles Alcock , conocido por varias obras importantes relacionadas con objetos compactos masivos del halo , fue nombrado tercer director del CfA en 2004. Hoy en día, Alcock supervisa uno de los institutos astronómicos más grandes y productivos del mundo, ^{[ 1 ]} con más de 850 empleados y un presupuesto anual superior a los 100 millones de dólares. El Departamento de Astronomía de Harvard, ubicado dentro del CfA, mantiene una plantilla permanente de aproximadamente 60 estudiantes de doctorado , más de 100 investigadores posdoctorales y alrededor de 25 estudiantes de pregrado de astronomía y astrofísica de Harvard College . El SAO, por su parte, alberga un programa de prácticas de verano REU de larga trayectoria y muy valorado, así como a numerosos estudiantes de posgrado visitantes. El CfA estima que aproximadamente el 10 % de la comunidad astrofísica profesional de Estados Unidos pasó al menos una parte de su carrera o formación allí. ^{[ 16 ]}

El CfA participa como socio principal o líder en las operaciones del Observatorio Fred Lawrence Whipple , el Submillimeter Array , el Observatorio MMT , el Telescopio del Polo Sur , VERITAS y otros telescopios terrestres más pequeños . El Plan Estratégico 2019-2024 del CfA incluye la construcción del Telescopio Gigante Magallanes como una prioridad fundamental para el centro.

Junto con el Observatorio de Rayos X Chandra , el CfA desempeña un papel fundamental en varios centros de observación espacial , incluyendo la sonda solar Parker , el telescopio espacial Kepler , el Observatorio de Dinámica Solar (SDO) y Hinode , lanzados recientemente . El CfA, a través del Observatorio Astrofísico Smithsoniano, desempeñó un papel importante en el Observatorio de Rayos X Lynx , un estudio conceptual de una gran misión financiado por la NASA y encargado como parte del Estudio Decenal de Astronomía y Astrofísica de 2020 ("Astro2020"). De ser lanzado, Lynx sería el observatorio de rayos X más potente construido hasta la fecha, lo que permitiría avances de un orden de magnitud en sus capacidades con respecto a Chandra.

SAO es uno de los 13 institutos participantes del Event Horizon Telescope Board, y el CfA alberga su Centro de Operaciones de Arreglos. En 2019, el proyecto reveló la primera imagen directa de un agujero negro. ^{[ 17 ]} El resultado es ampliamente considerado un triunfo no solo de la astronomía observacional , sino también de su intersección con la astrofísica teórica . La unión de los subcampos observacional y teórico de la astrofísica ha sido un enfoque principal del CfA desde su fundación. ^{[ 13 ]}

En 2018, el CfA cambió su nombre oficial a "Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian" para reflejar su singularidad como colaboración entre la Universidad de Harvard y la Institución Smithsonian . Actualmente, el CfA recibe aproximadamente el 70% de su financiación de la NASA , el 22% de fondos federales del Smithsonian y el 4% de la Fundación Nacional de Ciencias . El 4% restante proviene de donantes como el Departamento de Energía de los Estados Unidos , la Fundación Annenberg , así como otras donaciones y legados. ^{[ 16 ]}

La investigación en el marco del CfA está organizada en seis divisiones y siete centros de investigación: