ALMA produce su primera imagen con receptor de banda 4

27 junio, 2013

El telescopio ALMA logró capturar su primera imagen de radio de banda 4 durante una observación de prueba realizada, con un receptor desarrollado en Japón. El objeto observado fue IRAS16293-2422, una protoestrella o estrella recién formada, de la constelación de Ofiuco. El telescopio captó emisiones de radio de moléculas de sulfuro de carbono presentes alrededor de la estrella y produjo una imagen que muestra su distribución.

ALMA opera en 10 bandas de recepción para abarcar un amplio espectro de frecuencias de observación. Con el fin de lograr una mejor recepción, se han desarrollado receptores especiales para cada banda de frecuencias, de los cuales tres estuvieron a cargo de Japón: los de banda 4 (frecuencias de recepción: 125 a 163 GHz), banda 8 (385 a 500 GHz) y banda 10 (787 a 950 GHz).

Como la recepción y transmisión de ondas de radio con estas longitudes requiere de tecnologías muy avanzadas –además de condiciones atmosféricas extremadamente secas que permitan minimizar la absorción de estas señales- los receptores milimétricos y submilimétricos escasean en el comercio. Por esta razón, el Centro de Tecnología Avanzada (ATC, en su sigla en inglés) del Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), en colaboración con otras entidades, se embarcó en el desarrollo de receptores ultrasensibles para ALMA en 2004. El sensor que constituye el corazón del receptor, conocido por la sigla SIS [1], se desarrolló y fabricó en la sala blanca del ATC, mientras que los componentes ópticos y las estructuras de soporte que transmiten las ondas de radio al SIS se desarrollaron en la sección de ingeniería mecánica del ATC. El receptor de banda 4 se despachó a Chile tras someterlo a dos revisiones de diseño para garantizar que cumpliera con los exigentes requisitos de ALMA. En julio de 2010, el receptor de banda 4 captó el primer espectro de radio de un objeto celeste. Tras una serie de pruebas de producción y desempeño, el receptor de banda 4 finalmente generó la primera imagen de radio de un objeto astronómico. Yoshinori Uzawa, profesor asociado del ATC y jefe del equipo que desarrolló el receptor de banda 4, afirma: «Estoy muy contento con la noticia. Durante la etapa de desarrollo, enfrentamos muchos desafíos técnicos, pero trabajamos en equipo para solucionarlos y cumplir nuestra misión. Esperamos que muchos astrónomos en el mundo puedan usar nuestro receptor para develar los misterios del Universo».

Hideo Ogawa, profesor de la Osaka Prefecture University que ha participado activamente en el desarrollo de la tecnología básica para la construcción del receptor de banda 4 afirma:  «El desarrollo del receptor de banda 4 requirió el trabajo concertado de muchas personas, incluidos especialistas en tecnología superconductora, empresas especializadas en micro fabricación e investigadores altamente calificados con experiencia en diseño y evaluación de desempeño de sistemas ópticos. Este es el resultado de tecnologías de punta desarrolladas por todos los institutos, universidades y empresas asociados en Japón y el extranjero».

El receptor de banda 4 se probó con seis antenas de 7 metros de diámetro (desarrolladas por Japón) observando la protoestrella IRAS16293-2422, situada a cerca de 400 años-luz en dirección de la constelación Ofiuco. La joven protoestrella está rodeada por una gran cantidad de gas que le sirvió de incubadora. Esta observación de prueba captó emisiones de radio de moléculas de sulfuro de carbono presentes en el gas en 147 GHz. Estas moléculas son ideales para observar el gas absorbido por una estrella cercana recién formada pues producen fuertes emisiones de radio en zonas de alta densidad de gas,. Las moléculas de formaldehído (H2CO), el deuterio y las cadenas de carbono, presentes en grandes cantidades en las zonas frías donde se forman las estrellas, también figuran como fuentes de radio posibles en el rango de frecuencias abarcado por el receptor de banda 4. Tsuyoshi Sawada, astrónomo de sistemas del Joint ALMA Observatory(JAO), quien analizó esta imagen de ondas de radio, señala: «Esperamos que la observación hecha con el receptor de banda 4 de ALMA nos proporcione más datos de materia interestelar y ayude a comprender los procesos de formación de las estrellas y galaxias que se estudiarán».

Notas 

[1] SIS es la sigla en inglés de superconductor-aislante-superconductor. Tal como indica su nombre, el dispositivo SIS tiene una estructura de sándwich, con una capa aislante extremadamente fina (cerca de 1 nm de espesor) entre dos electrodos superconductores. Normalmente, un material aislante bloquearía una corriente eléctrica, pero un aislante extremadamente fino conduce corriente gracias a un efecto cuántico conocido como efecto túnel. El dispositivo SIS detecta débiles señales de radio midiendo esta corriente, que constituye una función de la intensidad y la frecuencia de las ondas de radio captadas. La juntura del dispositivo SIS del receptor de banda 4 tiene una superficie de 1,8 micrómetros cuadrados. El dispositivo SIS se fabrica gracias a una técnica pionera que usa equipos de producción de películas delgadas y de exposición similares a los que se usan en la producción de semiconductores. [back]

Información Adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre Europa, Norteamérica y Asia del Este en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado en Europa por la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral (ESO), en Norteamérica por la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF por su sigla en inglés) en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC por su sigla en inglés) y el Consejo Nacional de Ciencia de Taiwán (NSC por su sigla en inglés) y en Asia del Este por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS por su sigla en inglés) de Japón en cooperación con la Academia Sinica (AS) en Taiwán. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, como también la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.

Contacto

Valeria Foncea
 
Directora de Comunicaciones y Educación
Observatorio ALMA
Santiago, Chile
Tel: +56 2 2467 6258
Cel: +56 9 7587 1963
Email: vfoncea@alma.cl 

Masaaki Hiramatsu
 
Encargado de Educación y Extensión, NAOJ Chile
Observatorio de Tokio, Japón
Tel: +81 422 34 3630
E-mail: hiramatsu.masaaki@nao.ac.jp

Richard Hook
Encargado de Prensa, ESO
Garching, Alemania
Tel: +49 89 3200 6655
Cel: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org 

Charles E. Blue
Encargado de Comunicaciones
Observatorio Nacional de Radio Astronomía
Charlottesville VA, EE.UU.
Tel: +1 434 244 6896
Cel: +1 434.242.9559
E-mail: cblue@nrao.edu