Conjuntos de cartucho frío de banda 1. Crédito:ASIAA / Yuh-Jing Hwang y ASRD
Un nuevo conjunto de receptores instalados en antenas en el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) ha logrado la primera luz. Con eso, establecieron un nuevo récord para las longitudes de onda más largas visibles con la matriz de radio. El logro ha abierto una ventana al universo que antes era inaccesible para el telescopio. gracias a un equipo internacional de ingenieros, incluidos ingenieros del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO).
Los científicos lograron la primera luz con el receptor Band 1 el 14 de agosto 2021, con observaciones exitosas del borde de la Luna, seguido de las primeras observaciones de prueba de interferometría con éxito utilizando dos receptores de Banda 1 el 17 de agosto, y adquisición del primer espectro radioeléctrico el 27 de agosto. Durante las pruebas, los científicos observaron y recibieron con éxito señales de múltiples objetos celestes, incluidos los planetas del Sistema Solar Venus y Marte, Orion KL:un cúmulo de estrellas dentro de una nube molecular, VY Canis Majoris:una estrella roja hipergigante pulsante variable, y quásar 3C 279.
ALMA observa el universo en una amplia gama de longitudes de onda de radio dentro del rango milimétrico y submilimétrico del espectro electromagnético con la ayuda de receptores especializados. Las 66 antenas de ALMA estaban previamente equipadas con ocho receptores diferentes, operando en longitudes de onda de 3.6 mm (ALMA Band 3) a 0.3 mm (ALMA Band 10). Estos nuevos receptores de Banda 1 son sensibles a ondas de radio de entre 6 y 8,5 mm de longitud, expandiendo la capacidad de las antenas para detectar más longitudes de onda de luz de fuentes cósmicas distantes.
Laurence Platt, un técnico electrónico en NRAO, funciona en un microconjunto amplificador de bajo ruido. Crédito:NRAO / AUI / NSF, S. Knighton
"Esta nueva banda ayudará a los científicos a comprender mejor cómo los discos de polvo que vemos alrededor de muchas estrellas jóvenes se convierten en planetas. También nos dará imágenes mucho más detalladas de plasma caliente en cúmulos de galaxias y alrededor de quásares". y ayúdanos a detectar distantes, galaxias oscurecidas por el polvo que aún se desconocen, "dijo Brian Mason, Científico del personal de la NRAO. "La ubicación de ALMA en el hemisferio sur, combinado con su gran cantidad de antenas y estos nuevos receptores, permitirá vistas de longitud de onda centimétrica sin precedentes de los objetos celestes en nuestra propia galaxia y más allá ".
La sensibilidad de la longitud de onda de un receptor de radioastronomía es tan buena como los componentes de los que está hecho. Dos de los componentes más críticos de la Banda 1, los amplificadores de bajo ruido (LNA) y los osciladores locales (LO), fueron construidos en el Laboratorio de Desarrollo Central (CDL) de la NRAO. "Los LNA juegan un papel clave en maximizar la sensibilidad de los receptores en ALMA y cualquier otro receptor de radioastronomía y los LO permiten que se sintonice, "dijo Bert Hawkins, director de CDL. "El diseño y la producción de estos dos subsistemas críticos requieren conocimientos y habilidades altamente especializados. Ahí es donde entra en juego la CDL".
Los amplificadores de bajo ruido son el componente activo más cercano a la antena en un receptor de radioastronomía. y como un resultado, juegan un papel fundamental en su funcionamiento. "La función de los amplificadores de bajo ruido es establecer el rendimiento de ruido del receptor general, por lo que es una pieza importante del sistema, "dijo Hawkins." Para hacer esto, tiene que agregar muy poco ruido al sistema, tener alta ganancia, y tener un rango dinámico adecuado sobre las longitudes de onda que se observan, y hacer esto es una especialidad de nuestro equipo de LNA en CDL ".
Jim Muehlberg, un ingeniero electrónico senior en NRAO, pruebe un oscilador local usando un analizador de red. Crédito:NRAO / AUI / NSF, E. Lilly
Los osciladores locales producen señales que, cuando se combina con señales amplificadas del espacio, convertir las señales a frecuencias más bajas. "La mejor manera de entender un oscilador local es que nos permite tomar señales del espacio, que están incrustados con información científicamente útil pero con frecuencias demasiado altas para procesarlos más, y convertirlos a frecuencias en las que podamos filtrar, digitalizar, y proceso para formar una imagen sin corromper la información científica útil que contiene, "dijo Hawkins." El arte de construir un buen oscilador local es crear un dispositivo que produzca un fuerte, sin ruido, señal sintonizable — otra especialidad más de CDL. De hecho, hemos construido todos los LO para ALMA ".
Mitch Wharam, un especialista técnico en NRAO, monta un amplificador en un Dewar para pruebas criogénicas. Crédito:NRAO / AUI / NSF, S. Knighton
El desarrollo de la Banda 1 fue dirigido por el Instituto Académico Sínica de Astronomía y Astrofísica de Taiwán (ASIAA), con el apoyo de un equipo internacional compuesto por NRAO, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), el Instituto Herzberg de Astrofísica en Canadá, el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Chung-Shan (NCSIST) en Taiwán, y la Universidad de Chile. La Universidad de Chile ayudó a desarrollar y producir elementos ópticos para los receptores de Banda 1, incluyendo lentes y antenas de bocina.
Previamente, CDL desarrolló los receptores Band 6 de ALMA, que son sensibles a ondas de radio de entre 1,1 y 1,4 mm de longitud (frecuencias entre 211 y 275 GHz). Band 6 es uno de los receptores científicamente más productivos que se utilizan en ALMA.
