En septiembre de 2019, el científico a cargo del programa ELT de ESO conformó los grupos de trabajo, cuyo objetivo es mejorar los aspectos fundamentales para que el ELT cumpla su propósito científico transformador y que la operación del telescopio y los instrumentos se realice sin contratiempos. Estos grupos de trabajo reúnen a expertos de ESO, consorcios de instrumentos y a la comunidad científica. 

Actualmente existen 13 grupos activos y cada uno tiene sus propios coordinadores y más de 170 miembros participantes. La coordinación general y el intercambio de datos compartidos entre los grupos está a cargo de Paolo Padovani (quien remplazo a Remco van der Burg), Myriam Rodrigues, Ruben Sanchez-Janssen y Michele Cirasuolo. Los grupos de trabajo del ELT están abiertos a la comunidad y los voluntarios siempre serán bienvenidos, por lo que, si está interesado en formar parte de cualquiera de estos grupos, no dude en contactarse con Paolo Padovani y Michele Cirasuolo. 

El siguiente diagrama muestra la estrecha conexión de los diferentes grupos del ELT, donde el resultado de un grupo puede afectar directamente el trabajo de otro.

El ELT podrá detectar cualquier nuevo objetivo con una incertidumbre de casi 10 segundos de arco. Aunque esto parece impresionante para un telescopio de esta magnitud, dependeremos de las estrellas de referencia que estén dentro del campo de visión para ajustar la posición a una precisión mucho más alta que se necesita. Otro objetivo de estas estrellas es ayudar a corregir los efectos de distorsión de las imágenes astronómicas provocados por la turbulencia atmosférica. Al medir la titilación de estas estrellas de referencia brillantes en intervalos cortos de tiempo, los computadores pueden determinar cómo contrarrestar esos efectos y adaptar los espejos deformables del telescopio y los instrumentos. Esta técnica se conoce como óptica adaptativa (AO, por sus siglas en inglés) y ayuda a mejorar sustancialmente la calidad de la imagen obtenida con un telescopio terrestre.

Se espera que este grupo de trabajo construya catálogos de estrellas confiables que puedan servir a estos objetivos. Aunque ya existen catálogos de estrellas utilizados por otros telescopios y observatorios, los requisitos del ELT son mucho más específicos. Necesitamos un catálogo con la menor cantidad posible de estrellas binarias con separación angular y tasa de flujo, pues impiden que la corrección por la óptica adaptativa funcione adecuadamente. El objetivo de este grupo de trabajo es establecer un algoritmo de aprendizaje que ayude a determinar si las distintas estrellas son confiables o no para que el ELT las utilice. 

Coordinador: Giacomo Beccari (ESO) 

La capacidad de corrección de la distorsión de la atmósfera terrestre depende del clima y las condiciones atmosféricas en un momento dado (que pueden variar mucho durante una noche de observación) y de cada estrella disponible que identifica la posición de la turbulencia e informa al sistema de óptica adaptativa los ajustes necesarios para los espejos. El flujo de fotones y su ubicación respecto a un objeto en estudio y a otras estrellas (si se utilizan varias en una configuración determinada) son parámetros particularmente críticos.

Este grupo de trabajo tiene como objetivo definir un algoritmo para informar al usuario qué estrellas conviene utilizar para la corrección de la óptica adaptativa, bajo ciertas condiciones atmosféricas típicas o específicas, es decir, qué configuración conducirá a la función de dispersión de punto (Point Spread Function, PSF) más precisa en una posición objetivo-definida. Como objetivo secundario, es la simulación de la PSF y su variación sobre el detector científico durante una condición de observación determinada, modo de óptica adaptativa y un conjunto de estrellas de referencia seleccionadas. Otro objetivo es poder simular las PSF en pocos segundos, mediante la aproximación analítica, lo suficientemente precisa para la calculadora de tiempo de exposición y la programación de la observación nocturna del ELT. 

Coordinador: Benoit Neichel (Laboratorio de Astrofísica de Marsella) 
Principales colaboradores: Guido Agapito, Olivier Beltramo-Martin, Cédric Plantet, Fabio Rossi

Para poder observar de forma óptima con el ELT, varias docenas de detectores de alta sensibilidad estarán integrados en los instrumentos. Éstos cuentan con diversas propiedades a fin de cubrir diferentes casos científicos y un rango de longitud de onda total de 0,4 a 14 μm. Para poder utilizar los detectores para la ciencia, deben ser cuidadosamente probados y caracterizados en el laboratorio. Los aspectos específicos por considerar son las respuestas individuales de los píxeles a los fotones entrantes, el almacenamiento de carga y la eficiencia de transferencia, la diafonía entre píxeles, ruido de los amplificadores de lectura. Estas propiedades pueden depender de la longitud de onda del fotón, temperatura, velocidad de lectura y tiempo de exposición, por lo cual esta es una labor relevante. 

El principal objetivo de este grupo de trabajo es comprender a qué nivel de precisión estos efectos pueden y deben ser caracterizados, para los diferentes casos científicos pertinentes.  En segundo lugar, proporcionar recetas que puedan integrarse en los canales de reducción de datos de los diferentes instrumentos del ELT. Hay un subgrupo de trabajo que se ocupa de la persistencia del detector (efecto memoria), más prominente tras exponerse a fuentes brillantes; cómo evitar que esto ocurra eficazmente, y cómo corregirlo. Finalmente, otro subgrupo de trabajo integra toda la experiencia adquirida de estos ensayos de detectores en un modelo completo de detector (denominado PyXel, un proyecto de colaboración con ESA) que se puede utilizar como entrada para simulaciones de extremo a extremo. 

Coordinadora General: Elizabeth George (ESO)
Coordinador mitigación y corrección de persistencia: Mark Neeser (ESO)
Coordinador simulaciones del detector PyXel: Benoît Serra (ESO)

Varias extensiones y alternativas al Modelo Estándar de la física de partículas han despertado el interés en investigar acaso algunas de las constantes físicas fundamentales pueden, de hecho, variar según la ubicación o con el tiempo. De particular interés es una variación potencial en la constante de estructura fina, que caracteriza la potencia de la interacción electromagnética entre partículas elementales. El ELT jugará un papel importante en dichos experimentos, dado su gran poder de recolección de luz y nuevas técnicas de calibración que llevan los residuales de calibración de longitud de onda hasta el límite de fotones.

Sin embargo, el conocimiento preciso de las longitudes de onda en un marco de referencia en reposo de ciertas transiciones espectrales atómicas es esencial para que el ELT pueda realizar este tipo de pruebas de física fundamental. Incluso con la generación actual de los telescopios e instrumentos, el conocimiento de las longitudes de onda de referencia del laboratorio son ya frecuentemente el factor limitante. Para el ELT habrá un llamado aún más insistente para una base de datos precisa de longitudes de onda de transición en un marco de referencia en reposo. 

Este grupo de trabajo revisará y evaluará el statu quo actual en este campo, e identificará qué transiciones deben analizarse con mayor urgencia, y cuáles experimentos de laboratorio serían necesarios para llevar a cabo dichos experimentos. Dado que será difícil realizar estos avances con técnicas actuales, este grupo de trabajo colabora estrechamente con los laboratorios de espectroscopia. 

Coordinador: Carlos Martins (CAUP, Porto)
Colaboradores principales: Teruca Belmonte, Joe Liske, Dinko Milaković, Michael Murphy, Gillian Nave, Tobias Schmidt, John Webb

Varias moléculas, como el agua, el oxígeno y el ozono, son abundantes en la atmósfera terrestre y dejarán una huella en las observaciones astronómicas al absorber luz en longitudes de onda específicas. Esta huella telúrica será considerable en el rango de longitud de onda en el que operará el ELT y deberá extraerse/sacarse de las observaciones para interpretarlas correctamente. Además, a raíz de cambios de temperatura y perfiles de presión, y diferentes proporciones de mezcla de volúmenes moleculares, las líneas de absorción individuales serán muy variables en el tiempo. Si bien la práctica estándar lo corregía con la observación de una estrella "telúrica" cercana en el tiempo y en la coordenada del cielo al objetivo científico, sería a expensas de valioso tiempo de observación del ELT.

Este grupo de trabajo analizará cómo lograr una corrección telúrica precisa combinando datos de los instrumentos, de ASM y satélites espaciales, sin depender de datos de calibración específicos obtenidos con el ELT. Esta alternativa sintética, Molecfit, ya ha sido utilizada con éxito para procesar datos de diversos observatorios. Este grupo de trabajo definirá los requisitos exactos para el ELT, y cómo solucionarlos con datos auxiliares y mediante la ampliación de las bases de datos moleculares actuales. Además, este grupo de trabajo estudiará cómo se puede interconectar este algoritmo con los canales de procesamiento de datos. También se prevén pruebas con datos espectroscópicos de alta resolución tomados con el VLT, en una longitud de onda relevante para ELT.  

Coordinador: Alain Smette (ESO)

Las observaciones astronómicas terrestres sufren de diferentes contribuciones del cielo, o radiación de fondo. Estos se deben en gran medida a la difusión de fotones atmosféricos y a procesos de radiación y también a la emisión térmica del propio telescopio. Dependiendo de la longitud de onda de observación, diferentes fuentes predominan. Este grupo de trabajo tiene como objetivo caracterizar los componentes térmicos y no térmicos del cielo, para que sus adiciones puedan ser eliminadas en el procesamiento de datos del ELT. 

En longitudes de onda desde el ultravioleta cercano hasta el infrarrojo cercano, la alta atmósfera emite líneas de fuerte luminiscencia que, especialmente en longitudes de onda más largas, dominan sobre la radiación continua del cielo en sus posiciones espectrales.  Son causadas principalmente por diferentes transiciones moleculares OH, variables temporal y espacialmente.  Ha habido algoritmos basados en modelos que pueden replicar estas variaciones de línea catalogándolas y agrupándolas por tipo. Sin embargo, con espectroscopía de alta resolución (R ~ 5,000-10,000) como la obtenida con el instrumento CRIRES del VLT, se pueden desentrañar una multitud de nuevas líneas. 

Este grupo de trabajo tiene como objetivo catalogar estas nuevas líneas celestes tenues y caracterizar su variabilidad.  En última instancia, esto conducirá a un algoritmo mejorado y a una mejor manera de restar la emisión de luminiscencia atmosférica de los datos del ELT. Además, este Grupo de Trabajo caracterizará los diferentes factores que contribuyen al fondo del cielo continuo y estudiará su variación temporal y espacial. Por último, además de estos abordajes motivados físicamente, el Grupo de Trabajo explorará un enfoque completamente basado en datos (empírico), motivado por el progreso reciente sustancial de diferentes técnicas de procesamiento de señales, para ayudar a caracterizar y restar los diferentes componentes del fondo. 

Coordinadores: Rubén Sánchez-Janssen (STFC UK Astronomy Technology Centre), Elena Valenti (ESO)
Colaborador principal: Myriam Rodrigues 

El ELT y sus instrumentos se basarán en estrellas estándar muy bien caracterizadas para cuantificar la sensibilidad dependiente de la longitud de onda (incluyendo el telescopio y detectores científicos). Estas estrellas proporcionarán el punto cero absolutos de la escala de flujo, un paso esencial para que los datos del ELT sean científicamente útiles. El objetivo del ELT es utilizar estas estrellas estándar solo para rastrear la respuesta instrumental que varía relativamente lentamente. Por el contrario, la rápida evolución del caudal atmosférico se determinará por otros medios (véase el grupo de trabajo sobre corrección telúrica), a fin de usar la mayor parte posible del valioso tiempo del ELT para realizar observaciones científicas.

Este grupo de trabajo pretende hacer primero un inventario de los tipos de estrellas necesarias para los diferentes instrumentos, en estrecho contacto con los consorcios de instrumentos. Los requisitos se establecen en función del brillo, y en qué medida se han caracterizado en términos de rango de longitud de onda y resolución espectral.  Si una ampliación de los catálogos existentes de estrellas estándar resulta ser necesario (lo que parece ser el caso de MICADO), este Grupo de Trabajo buscará candidatos idóneos, los seguirá en el tiempo para asegurarse de que son fotométricamente estables y realizará las observaciones necesarias para modelarlos a la cobertura y resolución de longitud de onda requeridas. 

Coordinadora: Sabine Möhler (ESO)
Colaboradores principales: Leo Burtscher, Wolfgang Kausch, Miguel Pereira Santaella