Las señales de radio recolectadas por el telescopio se inyectan en la antena en chip (a la izquierda) y se propagan hacia el lado derecho a través de la delgada línea de metal. Un banco de filtros se encuentra a lo largo de la línea y cada filtro extrae señales con frecuencias específicas. Luego, la señal ingresa al MKID y se detecta. El tamaño del chip es de 4 cm x 1,5 cm. Crédito:Universidad Tecnológica de Delft
Investigadores de Japón y los Países Bajos desarrollaron conjuntamente un receptor de radio originario DESHIMA (Deep Spectroscopic High-Red Shift Mapper) y obtuvieron con éxito los primeros espectros e imágenes con él. Combinando la capacidad de detectar una amplia gama de frecuencias de ondas de radio cósmicas y dispersarlas en diferentes frecuencias, DESHIMA demostró su poder único para medir de manera eficiente las distancias a los objetos más remotos, así como para mapear las distribuciones de varias moléculas en las nubes cósmicas cercanas.
"Deshima" (o, Dejima) fue un puesto comercial holandés en Japón construido a mediados del siglo XVII. Durante 200 años, Deshima era la preciosa ventana de Japón al mundo. Ahora, las dos naciones amigas abren otra ventana a un mundo nuevo, el vasto Universo, con nanotecnología innovadora.
"DESHIMA es un tipo de instrumento astronómico completamente nuevo con el que se puede construir un mapa tridimensional del Universo primitivo, "dijo Akira Endo, investigador de la Universidad Tecnológica de Delft y líder del proyecto DESHIMA.
La singularidad de DESHIMA es que puede dispersar el amplio rango de frecuencias de las ondas de radio en diferentes frecuencias. El ancho de frecuencia instantánea de DESHIMA (332—377 GHz) es más de cinco veces más ancho que el de los receptores utilizados en Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA).
Dispersando las ondas de radio cósmicas en diferentes frecuencias, o espectroscopia, es una técnica importante para extraer información diversa sobre el Universo. Dado que diferentes moléculas emiten ondas de radio en diferentes frecuencias, Las observaciones espectroscópicas nos dicen la composición de los objetos celestes. También, la expansión cósmica disminuye las frecuencias medidas, y medir el cambio de frecuencia de la frecuencia nativa nos proporciona las distancias a los objetos remotos.
De izquierda a derecha, (fila de atrás):Toshihiko Kobiki, Tai Oshima (NAOJ), Kenichi Karatsu (TUdelft); (primera fila):David Thoen, Akira Endo, Robert Huiting (TUdelft), Tatsuya Takekoshi (Universidad de Electro-Comunicaciones, Japón) Crédito:Robert Huiting (SRON)
"Existen muchos receptores de radio con capacidad espectroscópica, sin embargo, el rango de frecuencia cubierto en una observación es bastante limitado, "dice Yoichi Tamura, profesor asociado en la Universidad de Nagoya. "Por otra parte, DESHIMA logra un equilibrio ideal entre la amplitud del rango de frecuencia y el rendimiento espectroscópico ".
Detrás de esta capacidad única se encuentra la nanotecnología innovadora. El equipo de investigación desarrolló un circuito eléctrico superconductor especial, un banco de filtros, en el que las ondas de radio se dispersan en diferentes frecuencias, como un transportador de clasificación en un centro logístico. Al final de los "transportadores de señales, "Detectores de inductancia cinética de microondas sensibles (MKID) están ubicados y detectan las señales dispersas. DESHIMA es el primer instrumento del mundo que combina estas dos tecnologías en un chip para detectar ondas de radio del Universo.
Como primera observación de prueba, DESHIMA se instaló en un telescopio submilimétrico de 10 m, el Experimento del Telescopio Submilimétrico de Atacama (ASTE) operado por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en el norte de Chile. El primer objetivo fue la galaxia activa VV 114. La distancia a la galaxia ya se ha medido en 290 millones de años luz. DESHIMA detectó con éxito la señal de las moléculas de monóxido de carbono (CO) en la galaxia en la frecuencia correcta esperada de la expansión del Universo.
Cuando los astrónomos intentan detectar la emisión de radio de un objeto remoto con una distancia desconocida, generalmente barren un cierto rango de frecuencia. Usando receptores de radio convencionales con ancho de banda estrecho, necesitan repetir las observaciones mientras cambian ligeramente la frecuencia. Por el contrario, DESHIMA de banda ancha mejora enormemente la eficiencia de la búsqueda de emisiones y ayuda a los investigadores a producir mapas de galaxias distantes.
La emisión de moléculas de CO se detecta claramente a 339 GHz, que está ligeramente desplazada de su frecuencia original de 345 GHz debido a la expansión cósmica. Crédito:Equipo del proyecto DESHIMA / Endo et al.
El alto rendimiento de DESHIMA también ha sido probado para observaciones de nubes moleculares cercanas. DESHIMA capturó e imaginó simultáneamente la distribución de las señales de emisión de tres moléculas, CO, ion formilo (HCO +), y cianuro de hidrógeno (HCN) en la nebulosa de Orión.
El equipo de investigación tiene como objetivo mejorar aún más la capacidad de DESHIMA. "Nuestro objetivo es ampliar el ancho de frecuencia, mejorar la sensibilidad, y desarrollar una cámara de radio con 16 píxeles, "dijo Kotaro Kohno, profesor de la Universidad de Tokio. "El futuro DESHIMA será un importante punto de partida en varios campos de la astronomía".
El estudio se publica en Astronomía de la naturaleza .
