La Radioastronomía es una disciplina científica que se ocupa del estudio de los objetos astronómicos por medio de la detección de las ondas de radio provenientes del universo. Las ondas de radio son un tipo de radiación electromagnética con longitudes de onda en el espectro electromagnético mayores a la luz infrarroja. La longitud de las ondas de radio varía desde 1 mm hasta 10000 km, esto es, pueden ser tan pequeñas como un grano de arroz o alcanzar tamaños mayores al radio de la Tierra. Aunque invisibles para el ojo humano (el ojo humano percibe longitudes de onda entre 380 nm a 750 nm), vivimos inmersos en un mundo de ondas de radio; los sistemas de comunicación modernos tales como la comunicación fija y móvil (celulares), radiodifusión, radar y otros sistemas de navegación, satélites de telecomunicaciones, entre otras, utilizan ondas de radio.
El estudio del universo en radio ha dado lugar al descubrimiento de nuevos objetos y procesos físicos. El descubrimiento de la radiación no térmica y sincrotrón se basa en las observaciones en radio de la Nebulosa del Cangrejo y fuentes extragalácticas. Los cuásares y púlsares fueron descubiertos mediante observaciones en radio; este tipo de objetos emiten esencialmente en longitudes muy largas y a muy altas energías; no son visibles en el rango óptico. Sólo se los pudo estudiar en radio hasta que se tuvo la capacidad tecnológica para salir al espacio y detectarlos en rayos X y posteriormente en rayos gamma. Otra notable contribución de la radiastronomía ha sido la posibilidad de determinar la estructura espiral de la Vía Láctea mediante mapeos de la distribución de hidrógeno neutro.
La radioastronomía, pues, ha contribuido fuertemente al conocimiento actual que se tiene del universo; en el futuro cercano, mediante el desarrollo de nuevas tecnologías y técnicas de observación, se espera revele aspectos relacionados con la formación del universo y ponga a prueba teorías fundamentales de la física, tales como la Relatividad General.
Orígenes
Desde finales del siglo XIX, luego de que Heinrich Hertz generara por primera vez en forma artificial ondas de radio en su laboratorio de la Universidad de Karlsruhe, distintos científicos se embarcaron en la tarea de tratar de detectar ondas de radio provenientes del espacio. Recién a comienzos de la década de 1930, Karl Jansky descubrió la primera fuente radioastronómica. El descubrimiento fue totalmente casual. Jansky, trabajando como ingeniero para los laboratorios Bell de telefonía, se encontraba investigando la estática que interfería con comunicaciones transatlánticas. La fuente de la interferencia era de naturaleza desconocida. La señal tenía un pico cada 23 horas 56 minutos, exactamente, la longitud de un día sidéreo; éste es el tiempo que le lleva a los objetos astronómicos “fijos” en pasar por el mismo punto de la bóveda celeste. Comparando sus observaciones con mapas astronómicos ópticos, Jansky llegó a la conclusión que la radiación tenía su máximo cuando la antena apuntaba a la región más densa de la Vía Láctea en la constelación de Sagitario. Dicha región del cielo se encuentra en el centro de la Vía Láctea, donde hay numerosas radio fuentes, incluyendo Sagitario A, la región compacta entorno al agujero negro supermasivo, Sagitario A*.
Este descubrimiento no fue considerado importante para los laboratorios Bell, y Jansky fue designado a otro proyecto. El trabajo de Jasnky, sin embargo, sirvió de inspiración para el ingeniero y radioaficionado Grote Reber quien, años más tarde (1940), construyó en su casa la primera antena dedicada a fines astronómicos con un reflector parabólico, introduciendo así el diseño que adoptarían en lo sucesivo, básicamente, todos los radioobservatorios. Con dicha antena parabólica de 9.6 metros de diámetro y un receptor para 160 MHz (longitud de onda de 1.87 metros) pudo trazar el primer mapa radioeléctrico del cielo.
Posteriormente, con el progresivo desarrollo de la tecnología, se mejoró el poder resolvente de las antenas y la sensibilidad de los receptores, y paulatinamente el interés de los astrónomos fue volcándose hacia este nuevo modo de observar al cosmos.
Instrumentos y técnicas
Las señales que se observan en la banda de radio son generalmente muy débiles, por lo que para poder detectarlas se deben utilizar grandes antenas, o grupos de antenas más pequeñas trabajando en paralelo. La mayoría de los radiotelescopios poseen áreas colectoras (de forma parabólica) y sofisticados receptores de muy bajo ruido propio, capaces de detectar, amplificar y procesar la radiación sumamente débil proveniente del espacio.
Los tamaños típicos de las antenas varían entre unas pocas decenas de centímetros hasta centenares de metros. Los radiotelescopios más grandes del mundo son:
Five hundred meter Aperture Spherical Telescope (FAST). El disco tiene un diámetro de 500 metros y está construido en una depresión natural en la provincia de Guizhou, China. Fue inaugurado en 2016.
Radiotelescopio de Arecibo, ubicado en Arecibo, Puerto Rico, el disco tiene un diámetro de 305 m. Al igual que FAST, está construido sobre una depresión natural y no es completamente orientable: sólo puede apuntar a fuentes en una región del cielo cerca del zenith y no puede recibir señales de fuentes cerca del horizonte. Comenzó a operar en 1963. El 10 de agosto de 2020, la antena se vio seriamente dañada luego que uno de los cables de la estructura se cayera, provocando la destrucción de 250 paneles del disco principal. Al momento de escribir este artículo, la antena continua en reparación.
Green Bank Telescope (GTB), en Green Bank, West Virginia, Estados Unidos, es el radiotelescopio completamente orientable más grande del mundo. Su disco tiene un diámetro de 100 metros y comenzó a operar a principios de este milenio.
Effelsberg 100-m Radio Telescope, cerca de Bonn, Alemania, es el radiotelescopio completamente orientable más grande de Europa. Fue construído en 1971.
Green Bank 
Arecibo
Cuando los objetivos científicos requieren del uso de gran resolución angular (la posibilidad de detectar objetos de tamaños angulares muy pequeños) el uso de una sola antena puede no ser suficiente. En ese caso las señales recibidas en varias antenas de menor tamaño pueden ser combinados electrónicamente simulando un instrumento de mucha mayor envergadura física. Este instrumento se denomina radiointerferómetro. En los mismos, las antenas pueden llegar a encontrarse separadas por distancias de miles de kilómetros. A continuación mencionaremos algunos de los interferómetros más importantes del mundo:
El Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) es un radio observatorio en el rango centimétrico y milimétrico ubicado en New Mexico, Estados Unidos. El VLA está compuesto por 27 antenas independientes, cada una con un disco de diámetro de 25 m en una configuración con forma de Y. Los datos de las antenas se combinan electrónicamente para dar una resolución de una antena de 36 km con una sensibilidad equivalente de un disco de 130 m.
El Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) constituye un arreglo de 30 radio telescopios parabólicos completamente orientables de 45 metros cada uno, que observan a longitudes de onda decimétricas. Se encuentra en Pune, India.
El Australia Telescope Compact Array (ATCA) en el Observatorio Paul Wild, es un arreglo de 6 antenas de 22 metros cada uno, ubicado a 25 km al oeste de la ciudad de Narrabri, Australia.
El Low-Frequency Array (LOFAR) consiste en un arreglo de 20000 pequeñas antenas omnidireccionales concentradas en 48 estaciones. Cuarenta de estas estaciones están distribuidas en Holanda, 5 en Alemania, y Gran Bretaña, Suecia e Irlanda contribuyen con una estación. El área total efectiva es de 300000 metros cuadrados dependiendo de la frecuencia y de la configuración de la antena. LOFAR opera en longitudes de onda de 30 a 1.3 metros.
El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) es un interferómetro astronómico compuesto por 66 radiotelescopios en el Desierto de Atacama, en el norte de Chile, que observa radiación electromagnética en longitudes de onda milimétrica y submilimétrica. El arreglo está ubicado a 5000 metros sobre el nivel del mar, en la meseta de Chajnantor. El sitio de ALMA fue escogido debido a su gran elevación y muy baja humedad, factores cruciales para reducir el ruido y disminuir la atenuación de la señal producida por al atmósfera de la Tierra. ALMA es un consorcio internacional entre Europa, Estados Unidos, Canadá, Japón, Corea del Sur, Taiwan y Chile. El costo de construcción de ALMA fue de un poco más de mil millones de dólares, lo que lo convierte en el telescopio sobre la Tierra más caro en operación.
Entre los instrumentos que se planean construir en un futuro cercano, cabe destacar al Square Kilometer Array (SKA). Este es un proyecto para la construcción de un arreglo de radiotelescopios que se ubicaran en Australia y Sudáfrica. Operará en un amplio rango de frecuencias y tendrá una sensibilidad 50 veces mayor que cualquier otro instrumento de radio. El SKA combinará las señales recibidas de miles de pequeñas antenas separadas por varios miles de kilómetros para simular un único radiotelescopio de altísima sensibilidad y resolución angular. Entre los objetivos científicos del proyecto se encuentran la observación de las primeras etapas de formación de las galaxias, el estudio y evolución de los campos magnéticos a escalas cosmológicas y diferentes tests de la teoría de la Relatividad General, entre otros. El costo de construcción de SKA es de 1.8 109 euros, siendo el instrumento astronómico mas caro hasta la fecha; entrará en funciones hacia finales de esta década.
Una técnica de observación frecuentemente utilizada en radioastronomía es la interferometría de muy larga base. En inglés, Very-long-base interferometry (VLBI). En VLBI, la señal en radio de una fuente astronómica se colecta en varios radiotelescopios sobre la Tierra. Posteriormente, los datos recibidos por cada antena se combinan para producir la imagen de la fuente. Esta técnica se utilizó por ejemplo para obtener la imagen de la region más cercana al agujero negro en el centro de la galaxia Messier 87 (M87) utilizando el Event Horizon Telescope (EHT), en abril de 2019. El análisis de la imagen permitió confirmar una vez más las predicciones de la Teoría de la Relatividad General.
La Radioastronomía en la Argentina
La radioastronomía en Argentina se inicia en 1958, cuando se instaló en la Facultad de Agronomía en la Universidad Nacional de Buenos Aires (UBA) un interferómetro solar en 86 MHz y simultáneamente se creó la Comisión de Astrofísica y Radioastronomía (CAR).
En 1962, el Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET), la Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires (CIC), la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) y la Universidad de Buenos Aires (UBA) deciden crear el Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR) con el fin de promover y coordinar la investigación y desarrollo técnico de la radioastronomía y colaborar en la enseñanza y difusión de astrofísica y disciplinas afines
La Carnegie Institution of Washington (CIW) colaboró desde el principio enviando las partes de la primera antena con su receptor de 1420 MHz. En noviembre de 1963 se inicianron los trabajos de construcción de la antena parabólica de 30 metros de diámetro (tarea que lleva tres años) en el Parque Pereyra Iraola a 20 km de la ciudad de La Plata (Buenos Aires); en forma simultánea se procedió con las obras civiles necesarias para alojar los laboratorios, talleres, sala de control, oficinas y otras dependencias.
Distintas etapas en el montaje de las antenas del IAR
El 11 de abril de 1965 se detecta, en forma experimental, por primera vez la línea en emisión del hidrógeno neutro en la frecuencia de 1420 MHz (λ =21 cm). Unos años después, comienza la construcción de la segunda antena. El equipo receptor original, utilizado con la Antena I, fue reemplazado por uno más moderno, empleando un amplificador paramétrico, provisto también por la CIW. Posteriormente, se construyó en el IAR un receptor para el continuo de 21 cm para la Antena II, en colaboración del Max-Planck Institut für Radioastronomie de Bonn (MPIfR) .
En 1992 se instaló un nuevo receptor para la Antena I, el cual fue construido en el MPIfR, por ingenieros del IAR. Este receptor, que puede sintonizarse en 1420 MHz y en 1670 MHz, incorpora técnicas criogénicas enfriando al mismo con He líquido para disminuir el ruido interno.
A partir de 2017 se comienza a trabajar en nuevos receptores digitales para ambas antenas; se procede a instalar fibra óptica para bajar la señal del front end al nuevo back end. Se incorporan placas diseñadas para uso radioastronómico por la colaboración CASPER (Collaboration for Astronomy Signal Processing and Electronics Research). Se comienza a utilizar como base de tiempo el reloj atómico de AGGO (Observatorio Argentina Alemán de Geodesia), éste último ubicado en el predio del Parque Pereyra, a 1 km del IAR.
El objetivo inicial del observatorio fue el estudio de la línea de 21 cm de HI en la galaxia, que fue complementario al realizado en el hemisferio norte en Bonn. Este relevamiento (survey) resultó en publicaciones de alto impacto en revistas internacionales. Con los radiotelescopios también se han realizado trabajos sobre la emisión de la molécula de oxhidrilo (OH) hacia el cometa Halley, estudios de nubes de alta velocidad (centenas de km/s) que no participan de la rotación galáctica, observaciones de regiones de gas que han sido «chocadas» por vientos fuertes o explosiones de supernova, investigaciones sobre la radiación proveniente de las Nubes de Magallanes y hasta búsqueda de señales inteligentes extraterrestres (SETI) (en convenio con la Sociedad Planetaria de EEUU). Asimismo se han llevado a cabo numerosos estudios de variabilidad de blázares y radio entornos de fuentes gamma, y se han descubierto remanentes de supernova.
En la actualidad las antenas del IAR funcionan en modo de continuo para el estudio de blazares y núcleos galácticos activos, y en modo timing para detectar la variación rápida en la emisión de púlsares. Asimismo ambas antenas están dedicadas a la formación de recursos humanos. El IAR es el único observatorio radioastronómico del país.
Radiotelescopios en la Argentina
Los siguientes instrumentos se encuentra actualmente en funcionamiento en Argentina:
Instituto Argentino de Radioastronomía: está ubicado en el predio del Parque Pereyra, Berazategui, Provincia de Buenos Aires. El IAR cuenta con dos antenas parabólicas con reflectores principales de 30 m de diámetro denominados Radiotelescopio Carlos Varsavsky y Esteban Bajaja, respectivamente. Los radiotelescopios son gemelos y operan a 1420 MHz. El Observatorio está dedicado a la investigación científica y a la formación de recursos humanos.
Deep Space Antena 3 (DSA 3) – Estación DSA 3 Malargüe: está ubicada 30 km al sur de la ciudad de Malargüe, Provincia de Mendoza. DSA 3 es una antena de espacio profundo de la Agencia Espacial Europea (ESA). El disco tiene 35 m de diámetro y la estructura completa tiene una altura de 40 metros. La tecnología utilizada por la estación es de última generación y la más moderna de su tipo. Su función principal es el envío y recepción de datos de misiones espaciales de espacio profundo de la ESA tales como Venus Express, Mars Express y BepiColombo, y misiones científicas como Herschel, Planck, LISA, Pathfinder y Gaia.
China Satellite Launch and Tracking Control General (CLTC), Estación CLTC-CONAE-NEUQUEN: está instalada en Bajada del Agrio, Provincia de Neuquén. Consta de una antena parabólica de 35 metros de diámetro. Brinda soporte de telemetría, seguimiento y control de las misiones del Programa Chino para Exploración de la Luna (CLEP) y programas de investigación científica del espacio lejano.
DSA 3 
CLTC
La Argentina tiene un 10 por ciento del tiempo para el uso de la antena de DSA 3 y CLTC, respectivamente. En la actualidad, el IAR está desarrollando receptores que serán colocados en ambas antenas para uso radioastronómico.
En el futuro se planea construir en territorio argentino importantes radiotelescopios. Se mencionan a continuación:
Chinese Argentine Radio Telescope (CART): es un proyecto binacional entre Argentina y China para la construcción de un radiotelescopio de 40 metros de diámetro. Estará emplazado en las inmediaciones del Observatorio Astronómico Felix Aguilar en la Provincia de San Juan. Será el radiotelescopio más grande de América del Sur.
Long Latin American Millimeter Array (LLAMA): es un proyecto conjunto entre Argentina y Brasil para la construcción de una antena de disco simple de 12 metros de diámetro que será instalado en San Antonio de los Cobres, Provincia de Salta. El rango de observación será entre 40 GHz y 900 GHz, esto es en la banda milimétrica y submilimétrica del espectro electromagnético. Se planea también la instalación de una cámara bolométrica que operará a longitudes de ondas milimétricas.
Futuro emplazamiento de LLAMA 
Diagrama de la antena
QUBIC (Q-U Bolometric Interferometer for Cosmology): Q-U Bolometric Interferometer for Cosmology): es un proyecto internacional entre Francia, Italia, Reino Unido, Estados Unidos y Argentina de cosmología experimental cuyo objetivo es medir el modo B en la polarización de la radiación de fondo en microondas. Este instrumento combina las dos técnicas principales empleadas en radioastronomía: la interferometría y el uso de bolómetros. Qubic observará a dos frecuencias, 150 GHz y 220 GHz, lo que le permitirá separar la señal cosmológica de la emisión de fondo, en particular de la emisión térmica de polvo. Se ubicará en la Puna Argentina, próxima al proyecto LLAMA.
El IAR está planeando la ampliación de sus facilidades observacionales hacia la interferometría de bajas frecuencias.
Créditos de las imágenes
- Crab Nebula: NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University)
- Karl Jansky: NRAO/AUI
- Grote Reber: National Radio Astronomy Observatory
- Green Bank: NRAO/AUI/NSF
- Alma fotos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
- Arecibo: SETI Institute
- VLA: NRAO/AUI/NSF
- Active Galaxy Centaurus A: X-ray – NASA, CXC, R.Kraft (CfA), et al.
- Radio – NSF, VLA, M.Hardcastle (U Hertfordshire) et al.
- Optical – ESO, M. Rejkuba (ESO-Garching) et al.