APEX participa en la observación más precisa llevada a cabo hasta el momento

APEX participa en la observación más precisa llevada a cabo hasta el momento


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Posted: 18 Jul 2012 07:18 AM PDT



Un
equipo internacional de astrónomos ha observado el corazón de un
cuásar distante con una precisión dos millones de veces mayor que la del
ojo humano, algo sin precedentes. Por primera vez, las observaciones
se han llevado a cabo conectando el telescopio APEX (Atacama Pathfinder
Experiment) [1] con dos telescopios ubicados en otros dos continentes.
Se trata de un paso crucial hacia el objetivo científico planteado por
el proyecto “Telescopio de Horizonte de Sucesos (Event Horizon
Telescope)” [2]: obtener imágenes de los agujeros negros supermasivos,
tanto del que se encuentra en el centro de nuestra galaxia como de
otros.

Los astrónomos conectaron el telescopio APEX, en Chile,
con el conjunto Submillimeter Array (SMA) [3] (Hawái, EE.UU.) y el
Submillimeter Telescope (SMT) [4] (Arizona, EE.UU.). Fueron capaces de
llevar a cabo la observación directa del centro de una galaxia distante
más precisa hecha hasta el momento [5]. Se trata del brillante cuásar
3C 279, que contiene un agujero negro supermasivo con una masa de
alrededor de mil millones de veces la del Sol, y está tan lejos de la
Tierra que su luz ha tardado más de cinco mil millones de años en
alcanzarnos. APEX es una colaboración entre el Instituto Max Planck de
Radioastronomía (Max Planck Institute for Radio Astronomy, MPIfR), el
Observatorio Espacial de Onsala (Onsala Space Observatory, OSO) y ESO,
que es además la encargada de operar el telescopio APEX.

Por primera vez, los astrónomos conectaron el telescopio APEX, en Chile, con el conjunto SMA (Submillimeter Array, Hawái, EE.UU.) y el SMT (Submillimeter Telescope, Arizona, EE.UU.), llevando a cabo la observación directa del centro de una galaxia distante más precisa hecha hasta el momento, el brillante cuásar 3C 279. Los telescopios se conectaron utilizando la técnica conocida como interferometría de base ancha (en inglés VLBI, Very Long Baseline Interferometry). Los telescopios de mayor tamaño pueden hacer observaciones más precisas y la interferometría permite que múltiples telescopios actúen como uno solo, uno tan grande como la distancia que los separa – también denominada ancho de base-. El ancho de base es de 9.447 kilómetros de longitud entre Chile y Hawái, 7.174 km entre Chile y Arizona y 4.627 km entre Arizona y Hawái.

Los
telescopios se conectaron utilizando la técnica conocida como
interferometría de base ancha (en inglés VLBI, Very Long Baseline
Interferometry). Los telescopios de mayor tamaño pueden hacer
observaciones más precisas y la interferometría permite que múltiples
telescopios actúen como uno solo, uno tan grande como la distancia que
los separa. Utilizando la técnica VLBI, pueden hacerse las observaciones
más precisas haciendo que la distancia que los separa sea la mayor
posible. Para la observación de los cuásares, el equipo utilizó los tres
telescopios para crear un interferómetro con una base transcontinental
de 9.447 kilómetros de longitud entre Chile y Hawái, 7.174 km entre
Chile y Arizona y 4.627 km entre Arizona y Hawái. La conexión de APEX
(en Chile) a la red resultó crucial, ya que proporcionó la base ancha de
mayor longitud.

Las observaciones se llevaron a cabo en ondas de
radio con una longitud de onda de 1,3 milímetros. Es la primera vez que
se hacen observaciones en longitudes de onda tan cortas utilizando
bases anchas de tanta longitud. Las observaciones alcanzaron una
precisión, o resolución angular, de exactamente 28 microsegundos de
arco — alrededor de 8 mil millonésimas de grado. Esto implica la
capacidad para distinguir detalles con una resolución dos millones de
veces mayor que la del ojo humano. Observaciones con esta precisión
pueden sondear escalas de menos de un año luz a lo largo del cuásar — un
logro destacable para un objetivo que se encuentra a una distancia de
miles de millones de años luz.

Estas observaciones representan un
nuevo paso adelante hacia la obtención de imágenes de agujeros negros
supermasivos y de las regiones que los rodean. En el futuro se planea
conectar aún más telescopios con esta técnica con el fin de crear el
denominado Telescopio de Horizonte de Sucesos (Event Horizon Telescope).
Este telescopio podrá obtener imágenes de la sombra del agujero negro
supermasivo que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, la Vía
Láctea, así como de otros agujeros negros que se encuentran en galaxias
cercanas. La sombra — una región oscura vista en contraste con un fondo
más brillante — está causada porque la luz se dobla a causa del agujero
negro, y sería la primera evidencia observacional directa de la
existencia de un horizonte de sucesos en un agujero negro, la frontera a
partir de la cual ni siquiera la luz puede escapar.

Se trata de
la primera vez que APEX participa en una observación VLBI y es la
culminación de tres años de duro trabajo en la ubicación de este
telescopio, que se encuentra a 5.000 metros de altitud, en el llano de
Chajnantor, en los Andes chilenos, donde la presión atmosférica es tan
solo la mitad de la que existe a nivel del mar. Para hacer que APEX
pudiera llevar a cabo observaciones VLBI, científicos de Alemania y
Suecia instalaron nuevos sistemas de adquisición de datos, un reloj
atómico muy preciso y grabadoras de datos presurizadas, capaces de
grabar 4 gigabits por segundo durante muchas horas bajo condiciones
ambientales extremas, lo cual supone un reto. [6]. Los datos — 4
terabytes por telescopio — fueron enviados a Alemania en discos duros y
procesados en el Instituto Max Planck de Radioastronomía, en Bonn.

La
exitosa participación de APEX es, además, importante por otros motivos.
Comparte ubicación y numerosos aspectos relacionados con su tecnología
con el nuevo conjunto de telescopios ALMA (Atacama Large
Millimeter/submillimeter Array) [7]. Actualmente ALMA se encuentra en
construcción y finalmente consistirá en 54 antenas de 12 metros de
diámetro (el mismo diámetro de APEX), más 12 antenas más pequeñas con un
diámetro de 7 metros. Actualmente se está estudiando la posibilidad de
conectar ALMA con la red. Con la amplia superficie colectora de las
antenas de ALMA las observaciones podrían obtener diez veces más
sensibilidad que las de estas pruebas iniciales. Esto haría que la
sombra del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea fuera accesible
para futuras observaciones.

Notas

[1]
APEX es una colaboración entre el Instituto Max Planck de
Radioastronomía (MPIfR), el Observatorio Espacial de Onsala (OSO), y
ESO, que a su vez se hará cargo de las operaciones. APEX es un
experimento que abrirá el camino para futuras generaciones de
telescopios submilimétricos, como ALMA (Atacama Large
Millimeter/submillimeter Array), que se está construyendo y operando en
el mismo llano.

[2] El proyecto Telescopio de Horizonte de
Sucesos (Event Horizon Telescope) es una colaboración internacional
coordinada por el Observatorio Haystack del MIT (EE.UU.).

[3] El
conjunto submilimétrico SMA (Submillimeter Array) situado en Mauna Kea
(Hawái) consiste en ocho antenas de seis metros de diámetro cada una y
está operado por el Smithsonian Astrophysical Observatory (EE.UU.) y la
Academia Séneca de Astronomía y Astrofísica de Taiwán.

[4] El
telescopio submilimétrico SMT (Submillimeter Telescope) de diez metros
de diámetro, se encuentra en la cima del Monte Graham, en Arizona, y
está operado por el radio observatorio de Arizona (ARO, Arizona Radio
Observatory) en Tucson, Arizona (EE.UU.).

[5] Se han utilizado
algunas técnicas indirectas para sondear escalas más finas, como por
ejemplo las microlentes (ver heic1116) o el centelleo interestelar, pero
este es un record en lo que se refiere a observaciones directas.

[6]
Estos sistemas fueron desarrollados en paralelo en Estados Unidos
(Observatorio Haystack del MIT) y en Europa (MPIfR, INAF — Instituto de
Radioastronomía Noto Estación VLBI, y el HAT-Lab). Se instaló un reloj
atómico máser de hidrógeno estándar (T4Science), muy preciso. El SMT y
el SMA ya habían sido equipados de forma similar para las observaciones
VLBI.

[7] El conjunto ALMA (Atacama Large
Millimeter/submillimeter Array), una instalación astronómica
internacional, es una colaboración entre Europa, América del Norte y
Asia Oriental en cooperación con la República de Chile. ESO es el socio
europeo en ALMA.






Enlace original: ESO.
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