HARMONI será uno de los primeros instrumentos que recibirán la luz que entre al que será el telescopio óptico e infrarrojo más grande del mundo: el Extremely Large Telescope. El ELT, por sus siglas in inglés, tendrá 39 metros de diámetro y se encuentra actualmente en construcción en Cerro Armazones, Chile. La construcción y puesta en marcha del ELT constituye el mayor reto del European Southern Observatory (ESO), organización a la que España pertenece desde 2006. El diseño y ensamblaje de HARMONI se realiza en el marco de un consorcio internacional liderado por la Universidad de Oxford y del que forman parte instituciones de Reino Unido, Francia, Estados Unidos y España; entre ellas, el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC).

HARMONI permitirá obtener información espectral en más de 30.000 posiciones espaciales distribuidas en un campo de visión rectangular. Será un instrumento muy versátil: el observador podrá elegir entre cuatro escalas espaciales y tres resoluciones espectrales para seleccionar la configuración que mejor se adapte a su estudio científico. Además, HARMONI podrá combinarse (o no) con sistemas de óptica adaptativa, tanto del tipo SCAO (Single-Conjugated Adaptive Optics) como LTAO (Laser Tomography Adaptive Optics). La óptica adaptativa compensa los efectos de la turbulencia atmosférica sobre la luz de los astros observados, permitiendo así obtener datos de alta resolución espacial. Para evitar que el calor emitido en el entorno del instrumento interfiera en la observación del Universo en el rango espectral óptico, pero, sobre todo, en el infrarrojo, HARMONI operará a temperaturas criogénicas. Todas estas prestaciones punteras convierten a HARMONI en un instrumento de última generación que contribuirá a responder muchas de las preguntas abiertas en varias áreas de la Astrofísica. Como ejemplos, se puede destacar que HARMONI permitirá obtener imágenes y caracterizar exoplanetas, estudiar las poblaciones de estrellas en galaxias como Centaurus A, analizar galaxias muy lejanas con el detalle que hoy estudiamos las galaxias del Universo cercano o detectar las primeras estrellas formadas en el Universo.

La Agencia Estatal de Investigación financia parcialmente la participación del Instituto de Astrofísica de Canarias en el desarrollo tecnológico y científico de HARMONI. El IAC ha trabajado activamente en todas las fases evolutivas del instrumento, desde la propuesta inicial a ESO, hasta la etapa de diseño final, momento en el que nos encontramos actualmente. Es ahora cuando se consolidan los diseños de las diferentes partes para, a continuación, dar paso a su fabricación. La contribución de la industria española de la ciencia será fundamental para completar este periodo.

Desde el punto de vista técnico, el IAC es responsable de desarrollar el sistema de control electrónico de todos los módulos que conforman el instrumento. HARMONI contará con más de 300 motores y sensores cuya arquitectura de control está en manos de la sección de ingeniería del IAC. Parte de estos mecanismos deberán moverse con gran precisión a temperaturas criogénicas, incluso inferiores a los cien grados Kelvin. Además, el IAC diseña y construye la pre-óptica de HARMONI: un sistema óptico complejo encargado de acondicionar la luz recibida por el telescopio para que pueda ser analizada por el instrumento, de acuerdo con las necesidades científicas. La pre-óptica, que medirá más de dos metros de diámetro y superará los 200 kilogramos de peso, estará en el interior de un gran criostato en condiciones de alto vacío y criogenia.

Desde el punto de vista científico, en el IAC se definen y preparan los casos científicos para el aprovechamiento de HARMONI, a la vez que se utilizan simulaciones para crear y poner a prueba los paquetes informáticos de tratamiento y análisis de los datos del instrumento. Este trabajo, que el IAC realiza en colaboración con el resto de las instituciones del consorcio que construye HARMONI, permitirá a la comunidad astrofísica internacional, y en particular a la española, explotar el potencial sin precedentes de ELT+HARMONI desde el primer día de observación: la primera luz.

A corto y medio plazo, la participación en el desarrollo de HARMONI supone la adquisición de gran experiencia en el diseño y fabricación de instrumentación criogénica. Estamos por tanto posicionándonos a la vanguardia de la industria de construcción de mecanismos para instrumentación astrofísica que trabajan a muy bajas temperaturas. Otro gran beneficio es el potencial formativo, tanto científico como tecnológico, de un proyecto de desarrollo instrumental tan grande y complejo: más de una decena de estudiantes de grado y máster ya han realizado PID2019-107010GB-I00-Vídeo.mp4 prácticas vinculadas a este proyecto en el IAC. Pero sin duda, la principal recompensa al gran esfuerzo económico y humano que está siendo esta participación la obtendremos dentro de pocos años, cuando nuestra comunidad científica sea protagonista de la gran revolución en Astrofísica que supondrá la puesta en marcha del ELT y su espectrógrafo de primera luz, HARMONI.