Una nueva y poderosa gama de radiotelescopios se desplegará por primera vez esta semana, ya que el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) en Chile se une a una red global de antenas preparadas para hacer algunas de las imágenes de mayor resolución que los astrónomos hayan obtenido jamás. El nivel de detalle mejorado equivale a poder contar las puntadas en una pelota de béisbol desde 8, 000 millas de distancia.

Los científicos del MIT y otras instituciones están utilizando un método llamado VLBI (Interferometría de línea de base muy larga) para vincular un grupo de radiotelescopios repartidos por todo el mundo en lo que es, en efecto, un telescopio del tamaño de nuestro planeta. Aunque la técnica de VLBI no es nueva, Los científicos han comenzado recientemente a extenderlo a longitudes de onda milimétricas para lograr un impulso adicional en el poder de resolución. Y ahora, La incorporación de ALMA a los arreglos VLBI globales está brindando un salto sin precedentes en las capacidades de VLBI.

La inclusión de ALMA fue posible recientemente a través del ALMA Phasing Project (APP), un esfuerzo internacional liderado por el Observatorio MIT Haystack en Westford, Massachusetts, y el investigador principal Sheperd Doeleman, ahora en el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica.

Antes de este proyecto, los platos de ALMA trabajaron entre sí para hacer observaciones como un solo arreglo; ahora, la aplicación ha logrado la sincronización, o "en fase, "de hasta 61 antenas ALMA para funcionar como una sola, Antena de radio de alta sensibilidad:la mayor cantidad de antenas que se hayan sincronizado. Lograr esto, el equipo de APP desarrolló software personalizado e instaló varios componentes de hardware nuevos en ALMA, incluyendo un máser de hidrógeno (un tipo de reloj atómico ultrapreciso), un conjunto de reformateadores de datos de muy alta velocidad, y un sistema de fibra óptica para transportar un flujo de datos de 8 gigabytes por segundo a cuatro registradores de datos ultrarrápidos (el Mark6 diseñado por Haystack). La culminación de estos esfuerzos es un aumento de orden de magnitud en la sensibilidad de las redes VLBI milimétricas del mundo, y un impulso dramático en su capacidad para crear imágenes detalladas de fuentes que anteriormente aparecían como meros puntos de luz.

"Muchas personas han trabajado muy duro durante los últimos años para hacer realidad este sueño, "dice Geoff Crew, Líder de software para la APLICACIÓN. "ALMA VLBI realmente va a ser transformador para nuestra ciencia".

Uno de los objetivos de estas nuevas innovaciones tecnológicas es obtener imágenes de un agujero negro. Este mes, dos organizaciones internacionales están haciendo observaciones que permitirán a los científicos construir tal imagen por primera vez. Y el retrato que intentan capturar está cerca de casa:Sagitario A * (Sgr A *), el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea.

Se recopilarán tantos datos durante los dos períodos de observación que es más rápido llevarlos por avión a Haystack que transmitirlos electrónicamente. Se enviarán petabytes de datos desde telescopios de todo el mundo a Haystack para su correlación y procesamiento antes de que se puedan crear imágenes del agujero negro. Correlación, que registra los datos de todos los telescopios participantes para dar cuenta de los diferentes tiempos de llegada de las ondas de radio en cada sitio, se realiza utilizando un banco especializado de potentes ordenadores. MIT Haystack es una de las pocas instalaciones de radiociencia en todo el mundo con la tecnología y la experiencia necesarias para correlacionar esta cantidad de datos. Se está realizando una correlación adicional para estas sesiones en el Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania.

Se están llevando a cabo dos sesiones de observación. La sesión GMVA (Global mm-VLBI Array) observará una variedad de fuentes a una longitud de onda de 3 milímetros, incluyendo Sgr A * y otros núcleos galácticos activos, y la sesión EHT (Event Horizon Telescope) observará Sgr A *, así como el agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia cercana, M87, a una longitud de onda de 1,3 milímetros. El equipo de EHT incluye investigadores del Observatorio Haystack del MIT y del Laboratorio de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial del MIT (CSAIL), trabajando con el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica y muchas otras organizaciones.

"Varios factores hacen que 1,3 mm sea la longitud de onda de observación ideal para Sgr A *, "según Vincent Fish, científico del proyecto APP". En longitudes de onda de observación más largas, la fuente estaría borrosa por electrones libres entre nosotros y el centro galáctico, y no tendríamos suficiente resolución para ver la sombra del agujero negro predicha. En longitudes de onda más cortas, la atmósfera de la Tierra absorbe la mayor parte de la señal ".

Las observaciones actuales son las primeras de una serie de estudios innovadores en VLBI y radiointerferometría que permitirán nuevos y dramáticos descubrimientos científicos. Los datos de la nueva matriz ALMA en fase también permitirán una mejor imagen de otras fuentes de radio distantes a través de un muestreo de datos mejorado, mayor resolución angular, y finalmente VLBI de línea espectral:observaciones de emisiones de elementos y moléculas específicos.

"La puesta en fase de ALMA ha abierto posibilidades completamente nuevas para la ciencia de ultra alta resolución que irá mucho más allá del estudio de los agujeros negros, "dice Lynn Matthews, científico encargado de la aplicación. "Por ejemplo, we expect to be able to make movies of the gas motions around stars that are still in the process of forming and map the outflows that occur from dying stars, both at a level of detail that has never been possible before."

The black hole images from the data gathered this month will take months to prepare; researchers expect to publish the first results in 2018.

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.