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Radioastronomía, una nueva visión del Universo

La radiastronomía es una de las herramientas de observación del Universo, más desarrolladas, con más alta tecnología y más premiada de la astrofísica. Es una rama relativamente joven, ya que nació en los años 30 del siglo pasado. Sus instrumentos son los llamados radiotelescopios, que los podéis distinguir por que son enormes antenas parabólicas (platos enormes) que apuntan hacia el cielo, también hay otra forma que son enormes dispositivos de cables (dipolos) colocados de manera que detectan la radiación celeste en esta región, y también se aprovecha de la resolución de los interferometros, es decir colocar varias antenas para detectar un mismo objeto, al conectar varias antenas pequeñas, los astrónomos pueden “simular” una antena grande con el diámetro igual a la separación más grande entre los elementos.

La radioastronomía detecta las ondas de radio emitidas por los objetos celestes. ¿Cómo se detectan? las ondas de radio que provienen del espacio, rebotan en la superficie del plato (antena) y se enfocan en un equipo electrónico: el receptor. Esto convierte la onda de radio en una señal eléctrica que se puede medir.

Nosotros vemos el mundo que nos rodea, porque nuestros ojos detectan luz visible, un tipo de radiación electromagnética diferente a las ondas de radio. Los objetos en la Tierra y en el espacio también emiten otros tipos de radiación electromagnética que el ojo humano no puede ver, como las ondas de radio. El rango completo de todas las ondas electromagnéticas radiantes se denomina espectro electromagnético:

opacidad-atmosferica

En la primera gráfica vemos las ventanas de observación desde la Tierra, que son el visible, el infrarrojo cercano y radio. En la gráfica de la parte de abajo vemos las ventanas y los métodos para observar esas longitudes de onda, por ejemplo desde Tierra usamos telescopios  y radiotelescopio, pero si queremos observar en infrarrojo lejano, o en longitudes de onda corta (Gamma, ultravioleta..) tenemos que usar satelites fuera de la atmósfera, pues la atmosfera bloquea esa radiación. Gráfico: http://spoon.astro.cornell.edu/crashcourse/atmospheric.transmission.jpg.

Por lo tanto los radiotelescopios detectan ondas de radio, cuya frecuencia va desde el milímetro hasta varios metros. Una de las fantásticas ventajas de la radioastronomía es que las ondas de radio son transparentes a la atmósfera (como podemos ver en la gráfica de arriba), es decir, no son absorbidas por esta, al igual que ocurre en la región visible del espectro (que es la región de la astronomía óptica, es decir lo que podemos ver con nuestro ojos). Y además y otra de las ventajas es que la atmósfera no dispersa la luz de radio, de modo que es posible observar de día, cuando el sol está sobre el horizonte.

Grandes radiotelescopios del mundo:

Observatorio ALMA (Atacama Large Millimeter / submilimeter Array ) se encuentra en el desierto chileno de Atacama a 5000 m de altitud.
ALMA utiliza 66 antenas parabólicas de alta precisión de dos tamaños: 54 de ellas miden 12 metros de ancho y 12 de ellas miden 7 metros de ancho.
Es un radiotelescopio que puede estudiar la luz cósmica que se encuentra en el límite entre la radio y el infrarrojo. Proporciona una capacidad sin precedentes para estudiar los procesos de formación de estrellas y planetas. Sin impedimentos por el polvo que oscurece las observaciones de luz visible, ALMA revela los detalles de estrellas jóvenes en formación y muestra planetas jóvenes aún en proceso de desarrollo.


El Atacama Large Millimeter / submilimeter Array es el observatorio astronómico más complejo jamás construido en la Tierra

China tiene uno de los más grandes radiotelescopios del mundo, denominando FAST permitirá a los astrónomos poner en marcha grandes investigaciones, por ejemplo, la topografía del hidrógeno neutro en la Vía Láctea, detectar pulsares débiles, búsqueda de las primeras estrellas que brillaron en el firmamento o escuchar las posibles señales de otras civilizaciones entre otras muchas aplicaciones. Apodado Tianyan, “ojo Celestial” o “el ojo del cielo”, está situado en la depresión Dawodang, una cuenca natural en el  suroeste de China.

fast

Radiotelescopio FAST. Está financiado por la Comisión Nacional de Desarrollo y Reforma (NDRC) y administrado por los observatorios astronómicos Nacionales (NAOC) de la Academia China de Ciencias (CAS),y el gobierno de la provincia de Guizhou como un socio de cooperación. Créditos:  Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST)

La construcción del proyecto de FAST se inició en 2011 y se ha completado en julio de 2016. Mide 500 m de diámetro y se ha diseñado a partir del gran radiotelescopio de Arecibo.

comparacion

Gráfico: Comparación de tamaño con otros radiotelescopios del mundo.

Algunos objetos observados por radiotelescopios:

Centaurus A o también conocida como NGC 5128, se encuentra a 11 millones de años luz de nosotros, en la constelación de Centauro, siendo la radiogalaxia más cercana a la Tierra. Se formó por una colisión de dos galaxias, creando una fantástica mezcla de cúmulos de estrellas jóvenes azules, regiones rosáceas y enormes bandas de polvo oscuro.

centaurus1ESO

Imagen compuesta de Centaurus A, dejando al descubierto los lóbulos y los chorros que emanan del agujero negro central de la galaxia activa. Esta es una composición de imágenes obtenidos con tres instrumentos, que operan a muy diferentes longitudes de onda. Créditos: ESO/WFI (Optical); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimetre); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (X-ray)

Astrónomos del Centro Nacional de Radio Astrofísica (NCRA, TIFR) utilizando el Radiotelescopio Metrewave (GMRT) descubrieron en 2015 una galaxia de un tamaño enorme. Esta galaxia conocida como J021659-044920 esta situada a 9 mil millones de años luz de distancia hacia la  constelación de Cetus. Es de un tamaño gigantesco, la friolera de 4 millones de años luz de diámetro. Estas galaxias con un tamaño de radioemisión tan grande se llaman radiogalaxias gigantes.

radiogalaxi

Esta es una imagen óptica de J021659-044920 en la que podemos apreciar los enormes lóbulos de radio (en rojo-amarillo). El agujero negro supermasivo de la galaxia está en el centro (zoom en el recuadro), ese agujero negro ha dado lugar a la formación de los lóbulos de radio gigantes.Crédito de la imagen: Prathamesh Tamhane / Yogesh Wadadekar.

El agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia impulsa chorros de plasma caliente en direcciones diametralmente opuestas, que finalmente dan lugar a enormes lóbulos de radio, lóbulos que duraran unos pocos millones de años.

El desvanecimiento de los lóbulos se produce porque su energía se pierde de dos maneras: mediante la emisión de ondas de radio, que aparecen como los lóbulos de radio gigantes, y mediante la transferencia de energía a los fotones del fondo cósmico de microondas a través de un proceso conocido como dispersión inversa de Compton. Este último mecanismo lleva al desvanecimiento de la emisión de rayos X que se ven emanar de los lóbulos de radio de esta enorme galaxia.

La próxima generación de radiotelescopios:

El futuro es el Very Large Array (ngVLA) de próxima generación, un nuevo radiotelescopio para la década de 2030, este ofrecerá enormes avances en nuestra comprensión de la formación y evolución de las galaxias. Con una mejora de diez veces en la sensibilidad, así como una mejora de 30 veces en la resolución angular, el ngVLA permitirá realizar grandes estudios estadísticos y podrá captar imágenes de la población dominante en los núcleos de galaxias activos, que suele albergar jets de radio con extensiones subgalácticas, sobre un gran volumen cósmico.

Como veis la radioastronomía es una rama espectacular para desvelar los grandes misterios del Cosmos.

Para saber más:

https://public.nrao.edu/radio-astronomy/what-is-radio-astronomy/

Observatorios en el desierto de Atacama


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Moléculas orgánicas en la atmósfera de Titán

Mediante observaciones de los radiotelescopios Alma, un grupo internacional de astrobiólogos ha podido confirmar que en la atmósfera de Titán, la luna principal de Saturno, hay cianuro de vinilo. Este es un compuesto químico orgánico, también llamado acrilonitrilo, que en la Tierra se produce industrialmente y se utiliza en diferentes procesos, tales como la producción de nylon.

El nuevo estudio, publicado en Advances Science, explica el tremendo interés de los científicos hacia esta sustancia ya que las moléculas de cianuro de vinilo pueden unirse para formar estructuras de burbujas microscópicas, denominadas vesículas, en la superficie de los mares de metano líquido de Titan. Estas vesículas están constituidos por dos capas de moléculas que forman una carcasa semipermeable, con una funcionalidad estructura y química muy similar a las membranas celulares a base de lípidos.

titan

Básicamente, el cianuro de vinilo podría ser el ingrediente secreto para el desarrollo de una forma de vida totalmente ajena a lo que conocemos en la Tierra. La presencia de cianuro de vinilo en un entorno natural licuado sugiere la posibilidad de procesos químicos similares a los que originaron probablemente la vida en la Tierra…

Para saber más:

http://www.media.inaf.it/2017/07/31/molecole-organiche-titano-alma/

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Señales desconocidas desde el espacio: Wow! y SHGb02+14ª

Hasta el momento han habido pocas señales prometedoras del espacio que estén posiblemente relacionadas con vida en otros planetas, pero citaremos las dos más atractivas y hasta el momento únicas detectadas con cierta posibilidad de que se tratarán de señales de tal vez alguna civilización de otro planeta.

Una es la  famosa señal “Wow!” una intensa señal de radio detectada con el extinto radiotelescopio Big Eart, de la Universidad Estatal de Ohio. Lo que detectaba lo imprimía en papel continuo, y en el año 1977 captó durante 1 minuto una señal muy estrecha de banda, justo en la zona de emisión del hidrógeno neutro (21cm). Como era tan intensa, alguien (un becario) apunto en el margen del papel Wow! lo que la bautizó con ese nombre.

Captura

Sabemos que proviene de algún punto muy lejano en dirección de la constelación de Sagitario (y no había ningún planeta en aquel momento en esa dirección). Pero nunca más se volvió a repetir, por lo que permanece por explicar y continua el misterio: wow
La otra, SHGb02+14A la encontró el software SETI@home a partir de datos del impresionante radiotelescopio de Arecibo. En 2003, SETI@home había encontrado unas 200 señales detectadas 2 veces en la misma parte del cielo. Así que se apuntó de nuevo el radiotelescopio a esos mismos sitios para ver si las señales seguían ahí o había sido coincidencia. Pero al terminar, todas desaparecieron… excepto una: SHGb02+14A, una señal tremendamente débil de banda estrecha, en la zona del hidrógeno neutro y localizada en un punto entre Aries y Piscis donde no hay absolutamente ninguna estrella en la dirección de la señal en 1000 años luz. No encaja con ningún objeto astronómico conocido y aun no se sabe qué la puede haber causado. Su longitud de onda oscila curiosamente justo de la forma en que uno esperaría si la fuente estuviera orbitando alrededor de algo… con un periodo orbital de sólo nueve días…¿quizás sea un satélite artificial alrededor de un planeta emitiendo información?….

Seguiremos buscando 🙂

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