ALMA mejora su habilidad para encontrar agua en el Universo

21 Diciembre, 2016

Con la primera luz de su Banda 5, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en Chile, ha comenzado a observar en un nuevo rango del espectro electromagnético. Esto ha sido posible gracias a unos nuevos receptores, instalados en las antenas del telescopio, que pueden detectar las ondas de radio con longitudes de onda de 1,4 a 1,8 milímetros, un rango que ALMA no había explotado previamente. Esta actualización permite a los astrónomos detectar señales débiles de agua en el universo cercano.

ALMA observa las ondas de radio del Universo en el extremo de más baja energía del espectro electromagnético. Con los nuevos receptores de Banda 5 recién instalados, ALMA ahora abre sus ojos a una nueva sección de este espectro de radio, ofreciendo nuevas y emocionantes posibilidades de observación.

El científico a cargo del Programa Europeo de ALMA, Leonardo Testi, explica su importancia: “Los nuevos receptores harán mucho más fácil la detección de agua (un requisito previo para la vida tal y como la conocemos) en nuestro Sistema Solar y en regiones más distantes de nuestra galaxia y más allá. También permitirán a ALMA buscar carbono ionizado en el universo primordial”.


La composición muestra una nueva visión obtenida con la Banda 5 de ALMA del sistema de galaxias en colisión Arp 220 (en rojo) sobre una imagen tomada por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA (azul/verde). Con los nuevos receptores de Banda 5 recién instalados, ahora ALMA ha abierto sus ojos a una nueva sección de este espectro de radio, ofreciendo novedosas y emocionantes posibilidades de observación y mejorando la capacidad del telescopio para buscar agua en el Universo. Esta imagen es una de las primeras realizadas con Banda 5 y se hizo con la intención de verificar la capacidad científica de los nuevos receptores. Crédito: ALMA(ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA) | Descargar imagen

La ubicación única de ALMA, a 5.000 metros de altitud en el árido llano de Chajnantor (Chile), es el primer factor que hace que estas observaciones sean posibles. Como el agua también está presente en la atmósfera de la Tierra, los observatorios ubicados en entornos menos elevados y menos áridos tienen más dificultades para identificar el origen de la emisión que viene del espacio. Ahora, en esta longitud de onda1, y gracias a la gran sensibilidad de ALMA y su alta resolución angular, pueden detectarse incluso débiles señales de agua en el universo local.

El receptor de Banda 5, que fue desarrollado por el Grupo para el Desarrollo de Receptores Avanzados (GARD, por su sigla en inglés), en el Observatorio Espacial de Onsala, de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia), ya ha sido probado en el telescopio APEX. Estas observaciones también fueron vitales para ayudar a seleccionar objetivos adecuados para las primeras pruebas de los receptores con ALMA.


Receptor de Banda 5 integrado en un Front End junto al resto de los receptores de otras bandas (3 a 10). Crédito: N. Tabilo – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) | Descargar imagen

Los primeros receptores fueron construidos y entregados a ALMA en el primer semestre de 2015 por un consorcio formado por la Escuela de Investigación para la Astronomía de Holanda (NOVA, por su sigla en holandés), y el GARD, en colaboración con el Observatorio Nacional de Radioastronomía de EE. UU. (NRAO, por su sigla en inglés), que contribuyó aportando el oscilador local al proyecto. “El mayor desafío ha sido integrar, probar y preparar los nuevos receptores para los ensayos sin afectar las observaciones científicas de Ciclo 4 que se realizaban simultáneamente” explica Gianni Marconi, miembro del equipo, y agrega que “esto fue un éxito gracias al gran esfuerzo de todos los ingenieros y astrónomos de ALMA involucrados”. El proceso de integración para equipar las antenas con el nuevo receptor todavía se está llevando a cabo y será finalizado el próximo año, a tiempo para ofrecer esta nueva e importante ventana de observación a la comunidad científica en el próximo ciclo de observación.

Para probar los receptores recién instalados se llevaron a cabo observaciones de varios objetos, incluidas las galaxias en colisión Arp 220 (una enorme región de formación estelar localizada cerca del centro de la Vía Láctea) y una polvorienta supergigante roja próxima a explotar como supernova, lo que pondrá fin a su vida2.


Esta imagen muestra uno de los primeros seis cartuchos de los receptores de Banda 5 construido para ALMA. Las antenas recogen señales extremadamente débiles que llegan del espacio y son enfocadas a los receptores, que transforman la débil radiación en una señal eléctrica. Los receptores de Banda 5 detectan la radiación electromagnética con longitudes de onda de entre 1,4 y 1,8 milímetros (211 y 163 gigahercios). El Grupo Avanzado de Desarrollo de Receptores del Observatorio Espacial de Onsala, situado en la Universidad Chalmers de Tecnología, en Gothenburgo (Suecia), ha desarrollado, diseñado y elaborado los prototipos de estos nuevos receptores en colaboración con el Laboratorio Rutherford Appleton (Reino Unido) y ESO, con el apoyo del Programa Marco FP6 de la Comisión Europea (Mejoras de ALMA). Crédito: Onsala Space Observatory/Alexey Pavolotsky | Descargar imagen

Para procesar los datos y comprobar su calidad, los astrónomos, junto con técnicos del Observatorio Europeo Austral (ESO, por su sigla en inglés) y del Centro Regional de ALMA (ARC, por su sigla en inglés) en Europa, se reunieron en el Observatorio Espacial de Onsala, en Suecia, para una “Semana Intensiva de Banda 5”, albergada por el nodo nórdico del ARC3
. Los resultados finales acaban de ponerse a disposición de la comunidad astronómica de todo el mundo de forma abierta.


Esta imagen muestra uno de los cartuchos de los receptores de Banda 5 construido para el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Las antenas de ALMA recogen señales extremadamente débiles que llegan del espacio, para luego ser canalizadas hacia los receptores, los que transforman la débil radiación en una señal eléctrica. Los receptores de Banda 5 detectan la radiación electromagnética con longitudes de onda de entre 1,4 y 1,8 milímetros (211 y 163 gigahercios). El Grupo de Desarrollo de Receptores Avanzados del Observatorio Espacial Onsala, situado en la Universidad Chalmers de Tecnología, en Gothenburg (Suecia), desarrolló, diseñó y elaboró los prototipos de estos receptores en colaboración con el Laboratorio Rutherford Appleton (Reino Unido) y ESO, con el apoyo del Programa Marco FP6 de la Comisión Europea (Mejoras de ALMA). El receptor de Banda 5 de ALMA obtuvo sus primeras bandas en julio de 2015. Crédito: Onsala Space Observatory/B. Billade | Descargar imagen

Robert Laing, miembro del equipo en ESO, es optimista sobre las perspectivas para las observaciones de ALMA en la Banda 5: “Es muy emocionante ver los primeros resultados del ALMA en Banda 5 usando un conjunto limitado de antenas. En el futuro, la alta sensibilidad y la resolución angular de todo el conjunto de ALMA nos permitirán hacer estudios de agua en una amplia gama de objetos, incluyendo tanto estrellas en formación como evolucionadas, además de en el medio interestelar y en regiones cercanas a agujeros negros supermasivos”.

Información adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

  1. En este rango ampliado se encuentra una firma espectral clave del agua (en una longitud de onda de 1,64 milímetros).
  2. Las observaciones fueron posibles gracias al Equipo de Extensión de Capacidades de ALMA, en Chile, a cargo de llavarlas a cabo.
  3. El equipo de verificación de la Banda 5 de ESO incluye a: Elizabeth Humphreys, Tony Mroczkowski, Robert Laing, Katharina Immer, Hau-Yu (Baobab) Liu, Andy Biggs, Gianni Marconi y Leonardo Testi. El equipo que trabaja en el procesamiento de datos está formado por: Tobia Carozzi, Simon Casey, Sabine Koenig, Ana López-Sepulcre, Matthias Maercker, Iván Martí-Vidal, Lydia Moser, Sebastien Muller, Anita Richards, Daniel Tafoya y Wouter Vlemmings.