Casi todo el conocimiento del Universo acerca de las estrellas y del espacio entre ellas, de los sistemas estelares, de su distribución cinemática y dinámica ha sido obtenido de información recogida por el astrónomo bajo la forma de radiación electromagnética. Sólo una pequeña parte, hasta el momento, de nuestro conocimiento ha sido derivada del análisis de cuerpos materiales tales como meteoritos que han impactado sobre la superficie de la Tierra, de los rayos cósmicos, o de muestras obtenidas por misiones espaciales.

Por miles de años, la humanidad sólo pudo estudiar el Universo a través de las observaciones llevadas a cabo en la denominada ventana óptica del espectro electromagnético. Hacia 1930 la ventana óptica (rango visible en el espectro), se ensanchó un poco hacia el ultravioleta e infrarrojo. Las investigaciones de los astrónomos se encontraban restringidas a ese rango de frecuencias ya sea porque la atmósfera terrestre bloquea la radiación fuera de esa ventana, o por la ausencia de instrumentos capaces de recoger la radiación que cae sobre la superficie de nuestro planeta en otras zonas del espectro electromagnético.

La situación cambió notablemente hacia 1932 cuando Karl Jansky detectó, por primera vez, usando una rudimentaria antena y equipos electrónicos, radiación originada en el Universo a una longitud de onda de 14,6 metros. Esa observación marcó el nacimiento de una nueva técnica de observación astronómica: la radioastronomía.

Esta última es una rama de la astronomía que explora el Universo detectando radiación electromagnética emitida por los cuerpos celestes en la denominada banda de radio del espectro electromagnético. Nuestra atmósfera permite el paso de la denominada ventana de radio, la cual se extiende desde frecuencias tan bajas como 15MHz (longitudes de onda del orden de 20 m) hasta frecuencias tan altas como 900GHz (longitudes de onda del orden de 0.3 mm).

Las señales que se observan en la banda de radio son generalmente muy débiles, por lo quepara poder detectarlas se deben utilizar grandes antenas, o grupos de antenas más pequeñas trabajando en paralelo. La mayoría de los radiotelescopios poseen áreas colectoras (forma parabólica) y sofisticados receptores con el más bajo ruido propio, capaces de detectar por encima de este ruido, amplificar y procesar esa radiación sumamente débil proveniente del espacio.

 

Los tamaños típicos de las antenas varían entre unas pocas decenas de centímetros hasta centenares de metros. Actualmente el radiotelescopio de Arecibo (Puerto Rico) con su antena de 305 m de diámetro constituye el más grande en funcionamiento.

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 radio-interferómetro. En los mismos, las antenas pueden llegar a encontrarse separadas por distancias de miles de kilómetros.

La radioastronomía  ha ocasionado un importante incremento en el conocimiento astronómico, particularmente con el descubrimiento de objetos como cuásares, galaxias activas, púlsares y la radiación de fondo de microondas.  Ha recibido Premios Nobel por descubrimientos realizados en los últimos dos temas. 

Esta rama de la astronomía es, en parte, responsable de la idea de que la materia oscura es por sus contribuciones un importante constituyente de nuestro Universo; las mediciones de radio de la rotación de las galaxias sugiere que hay mucha más masa en las galaxias que la que ha sido observada directamente.

 

 

Los radiotelescopios han sido utilizados para estudiar la composición de gas de nuestra galaxia, debido a lo cual existen varios mapas de radio galácticos. También, para investigar objetos mucho más cercanos a la tierra, incluyendo observaciones del Sol y la construcción por radar de los primeros “mapas” de los planetas y asteroides del Sistema Solar.

 

 

Sus orígenes

Un ingeniero de la Bell Telephone Laboratories, Karl Jansky, estudiando la naturaleza de los ruidos que perturbaban las comunicaciones en ondas cortas, y trabajando con una antena direccional y un equipo receptor para una longitud de onda de 14.6 metros, descubrió en 1932 una intensa fuente de ruido en una determinada zona del cielo.

Del estudio sistemático de la misma notó que la señal, con la misma posición de la antena, se repetía aproximadamente cada 23h 56m.  La fuente de ruido debía ser exterior al sistema solar, ya que dicho período corresponde justamente al día sidéreo (23h 56m 04s).  Jansky había observado el centro de nuestra galaxia, realizando así la primera observación radioastronómica y estableciendo las bases para una nueva forma de estudiar el universo.

Sin embargo, este descubrimiento no fueconsiderado importante para la empresa en la cual Jansky trabajaba,aunque sí lo fue 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.

La Radioastronomía en 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 a su vez se creó la Comisión de Astrofísica y Radioastronomía (CAR).
Al crecer el interés y debido a la posición privilegiada del país, 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 Universidad de Buenos Aires (UBA) deciden en 1962 crear el Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR) cuyas funciones serían: “promover y coordinar la investigación y desarrollo técnico de la radioastronomía y colaborar en la enseñanza. Científicos e ingenieros viajan al exterior para perfeccionar sus conocimientos y adquirir experiencia en técnicas de observación de la línea de 21cm”.

La Carnegie Institution of Washington (CIW) colaboró desde el principio enviándo las partes de la primer antena con su receptor de 1420 MHz.

En noviembre de 1963 se inician 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), simultáneamente con las obras civiles necesarias para alojar los laboratorios, talleres, sala de control, oficinas, etc.

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) y el 26 de marzo de 1966 se inauguran oficialmente las instalaciones del Instituto Argentino de Radioastronomía .
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, utilizando un amplificador paramétrico, provisto también por la CIW .
Para la Antena II se construyó en el IAR , poco después, un receptor para el continuo en 21 cm, con la colaboración del Max-Planck Institut für Radioastronomie de Bonn (MPIfR) .

Finalmente, en 1992 se instaló un nuevo receptor para usar con 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.

Los radiotelescopios del IAR tienen una visión privilegiada del cielo, si se comparan coninstrumentos del hemisferio norte: desde el Parque Pereyra puede accederse a regionesradioemisoras muy interesantes, como por ejemplo la zona interna de la Vía Láctea, incluyendo su centro; las dos galaxias más cercanas: las Nubes Mayor y Menor de Magallanes; y la radiogalaxia llamada Centauro A. Si bien hay una media docena de radio-observatorios localizados en el hemisferio sur, sólo dos de ellos están sintonizados en la frecuencia de 1420 MHz, para el estudio del Hidrógeno Neutro Interestelar, el elemento probablemente más abundante de la Galaxia. Estos instrumentos están en el IAR (Argentina) y en Australia.

Desde los comienzos del IAR, y aprovechando esta ventaja, se han realizado trabajos tales como el estudio de 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).

Sin embargo, quizá la contribución más importante realizada desde el IAR fue la de construir relevamientos (atlas) de la distribución espacial y cinemática del gas hidrógeno neutro (HI) de nuestra galaxia, visible desde el hemisferio sur, produciendo el primer mapa de HI del cielo sur en 1982. Con ello, se completó el mapa de la distribución global del hidrógeno interestelar realizado en ondas de radio (1420 MHz) por la Universidad de Berkeley, EEUU, en 1976. La parte oscura corresponde al cielo inobservable desde el hemisferio norte. Pueden acceder al relevamiento global realizado por el IAR.

En la actualidad se continúa con las observaciones del gas HI hacia objetos particulares, en las cercanías del Sol y las estrellas próximas; gas en expansión debido a explosiones de supernova o estrellas con vientos intensos; estudios de OH en dirección de nubes moleculares con posible formación estelar; el hidrógeno en otras galaxias, la emisión variable de quasares y galaxias lejanas; la emisión producida por partículas cargadas en todo el cielo austral; la búsqueda de señales inteligentes extraterrestres, y otros temas. Paralelamente, los instrumentos de observación son utilizados para la tarea fundamental de formar radioastrónomos.

Actualmente, en Argentina se encuentran en desarrollo tres grandes proyectos con antenas de radio. Ellos son:

  • Proyecto LLAMA (Long Latin American Millimeter Array), es un emprendimiento científico – tecnológico en el campo de la Astronomía, impulsado por Argentina y Brasil, sobre la base de una contribución igualitaria por parte de ambos países.La finalidad del mismo es la instalación y operación en la Puna de Atacama, en Alto Chorrillos (Salta), a una altura de 4.820 metros sobre el nivel del mar, de una antena de 12 m de diámetro. La misma, permitirá realizar observaciones en la banda milimétrica y submilimétrica del espectro electromagnético. Entre los temas de investigación estarán el estudio de la física solar, la astrofísica de agujeros negros, la evolución del medio intergaláctico, la estructura espiral de nuestra galaxia, la formación estelar, los objetos del Sistema Solar y Exoplanetas, etc.

 

 

  • Proyecto QUBIC (Q-U Bolometric Interferometer for Cosmology), es un proyecto internacional (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. El objetivo es descubrir qué ocurrió en los primeros instantes después del nacimiento del Universo. Se ubicará en la Puna Argentina, próxima al proyecto LLAMA.

 

  • Proyecto DSA3 (Deep Space 3), es la antena más moderna de seguimiento de misiones de exploración del espacio profundo, consecuencia de un acuerdo realizado entre la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE) Argentina y la Agencia Espacial Europea (ESA). Está instalada en la ciudad de Malargüe (Mendoza). Realizará el monitoreo de la misión BepiColombo, que en el transcurso de 7 años estará viajando hacia Mercurio.


Artículo relacionado

Bajaja, E. La Radioastronomía en la Argentina

Créditos de las imágenes

CentauroA_MAC.jpg https://universoysuselementos.weebly.com/que-es-una-galaxia-activa.html
SMC_LMC_MAC.jpg https://www.youtube.com/watch?v=XmO_z2e4ISg
GalaxiasSimpleVista_MAC.jpg en https://infobservador.blogspot.com/
CentroViaLactea_MAC.jpg https://rpp.pe/ciencia/espacio/estudian-posible-agujero-negro-en-el-centro-de-nuestra-via-lactea-noticia-971655
RadiacionFondo_MAC.jpg https://www.astrobitacora.com/radiacion-microondas-y-mancha-fria/
Pulsar_MAC.jpg https://www.ouruniverseforkids.com/pulsars/
GalaxiaActiva_MAC.jpg telescopio Hubble.
Radio-galaxy_MAC.jpg NRAO Image Gallery. RadioGalacticMaps_MAC.jpg es de Sky&Telescope1949, Vol. VIII, Nro. 6.
DiaSidereo_MAC.jpg https://partner.cab.intacsic.es/printable_section.php?Section=Curso_Fundamentos_Capitulo_5
AntenaReber_MAC.jpg ApJ…100..279, 1944
Arecibo_MAC.jpg http://www.astronomy.com/news/2017/11/arecibo