Algunas partes del universo sólo revelan detalles importantes cuando se observan en ondas de radio. Eso explica por qué tenemos ALMA, el Atacama Large Millimeter-submillimeter Array, un conjunto de radiotelescopios de 7 y 12 metros que funcionan juntos como un interferómetro. Pero los conjuntos tipo ALMA tienen sus limitaciones y los astrónomos saben lo que necesitan para superar esas limitaciones.
Necesitan un radiotelescopio que sea solo un plato enorme.
Muchos objetos astronómicos emiten ondas de radio. Desde galaxias masivas hasta moléculas individuales, las ondas de radio y los observatorios que las detectan proporcionan información sobre estos objetos de una manera que otros observatorios no pueden. Pero hay un problema. Para poder hacer radioastronomía con una relación señal-ruido utilizable, los astrónomos necesitan antenas o platos enormes. Por eso existe ALMA. Es una colección de platos que trabajan juntos mediante interferometría para crear un plato mucho más grande.
Pero por muy poderoso que sea ALMA y por mucho que siga haciendo una enorme contribución a la astronomía, tiene sus limitaciones.
Por eso algunos miembros de la comunidad astronómica piden un nuevo radiotelescopio con un único plato grande. Se llama AtLAST, por Telescopio Submilimétrico de Gran Apertura de Atacama, y la idea lleva algunos años fermentando. Ahora, un nuevo artículo está perfeccionando la idea.
El artículo se titula "Diseño del telescopio submm de gran apertura de Atacama de 50 metros" y actualmente está disponible en el servidor de preimpresión arXiv. . El autor principal es Tony Mroczkowski, astrónomo y especialista en instrumentos submilimétricos del Observatorio Europeo Austral (ESO), una de las organizaciones detrás de ALMA.
"Las longitudes de onda submilimétricas y milimétricas pueden revelar una amplia gama de objetos y fenómenos que son demasiado fríos, demasiado distantes o demasiado calientes y energéticos para ser medidos en longitudes de onda visibles", afirma el artículo. Señalan que la comunidad astronómica ha "destacado la necesidad de un observatorio de radio grande y de alto rendimiento con un solo plato sub-mm" que pueda hacer avanzar la radioastronomía.
"El Telescopio Submilimétrico de Gran Apertura de Atacama (AtLAST), con su apertura de 50 m y su campo de visión máximo de 2o, aspira a ser una instalación de este tipo", explican.
Su artículo presenta el concepto de diseño completo de AtLAST.
La gran apertura de 50 metros de AtLAST es su característica fundamental. Las aperturas más pequeñas, incluso cuando se combinan en un interferómetro como ALMA, sólo pueden detectar características más extremas debido al ruido. Por eso, dos o más platos más pequeños no pueden sustituir a uno solo grande.
Hay algunas antenas de radio de gran apertura, como el telescopio japonés Nobeyama de 45 m y el telescopio IRAM de 30 m. Pero debido a sus diseños, no pueden observar tan bien como lo haría AtLAST. AtLAST podrá ver más de cerca el pico de distribución de energía espectral (SED) de las galaxias y podrá observar líneas de emisión del infrarrojo lejano (FIR) en el medio interestelar y en galaxias de alto corrimiento al rojo. ALMA puede observar estos SED y FIR, pero no tan bien como lo hará AtLAST.
Los platos grandes existentes también tienen campos de visión (FOV) más pequeños. Pero el diseño de AtLAST fue impulsado por la necesidad de un FOV más grande de 2 grados. Esto le dará a AtLAST una velocidad de mapeo mucho mayor para casos científicos que necesitan campos grandes de varios cientos de grados cuadrados.
El objetivo científico general de AtLAST es multifacético. El telescopio realizará el estudio más completo, profundo y de mayor resolución de la Vía Láctea. Esto incluye nubes de gas, discos protoplanetarios, protoestrellas y polvo. AtLAST incluso estudiará algunas partes del Grupo Local de Galaxias. El radiotelescopio podrá incluso detectar moléculas orgánicas complejas, precursoras de la vida.
El gas y el polvo del universo son de especial interés para AtLAST. Gran parte del gas y el polvo del universo son fríos y densos. El medio interestelar (ISM) está formado por nubes de gas y polvo que tienen firmas espectrales únicas en el rango submilimétrico. ALMA nos ha brindado algunas de nuestras mejores vistas de estas estructuras con imágenes de alta resolución de algunos de los finos detalles del ISM. Pero las antenas parabólicas han permitido a los astrónomos vislumbrar otros descubrimientos que esperan ser realizados. Ésa es una de las razones por las que la comunidad astronómica internacional está tan entusiasmada con AtLAST.
AtLAST también podrá realizar un censo de galaxias con formación de estrellas con altos corrimientos al rojo. También trazará un mapa de la reionización del universo y rastreará el polvo, el gas y la metalicidad del universo a lo largo del tiempo cósmico.
AtLAST profundizará en los aspectos fundamentales y más profundos de las galaxias examinando el medio circungaláctico (CGM). El CGM es gas y polvo frío que existe en los halos galácticos y da forma a la evolución de las galaxias. Este material es invisible en otras longitudes de onda.
El diseño de un solo plato del radiotelescopio tiene algunas ventajas sobre ALMA que están aparte del tamaño de su plato y su campo de visión. Como antena de un solo plato, AtLAST podrá cambiar de objetivo rápidamente e incluso rastrear objetivos en movimiento. Empleará varios modos de escaneo diferentes, así como modos de seguimiento que permitirán al telescopio rastrear cometas, asteroides y objetos cercanos a la Tierra. Su innovador diseño de mecedora está detrás de parte del rendimiento de AtLAST, un diseño que comparte con telescopios ópticos extremadamente grandes como el ELT.
AtLAST estará diseñado para durar muchas décadas. Tendrá seis bahías de instrumentos y permitirá un cambio rápido entre instrumentos. Haciendo un guiño a nuestro clima cambiante, AtLAST funcionará con energía renovable.
Pero de lo que realmente se trata es de ciencia.
"Se espera que el diseño presentado aquí cumpla con todas las especificaciones establecidas para que AtLAST alcance sus amplios objetivos científicos", afirma el artículo. Los detalles del diseño le permiten cumplir con los estrictos requisitos necesarios para alcanzar sus objetivos. "En concreto, se trata del gran campo de visión, la gran superficie
precisión, escaneo y aceleración rápidos, y la necesidad de ofrecer una instalación sostenible y actualizable que sirva a una nueva generación de astrónomos y siga siendo relevante durante las próximas décadas".
Es un proyecto complejo, como lo son todos los observatorios astronómicos. Pero a medida que avanza la tecnología, también lo hace la complejidad. Aún queda mucho trabajo por hacer y bastante tiempo antes de que la construcción pueda siquiera comenzar.
"A pesar de la cantidad de trabajo que queda por hacer, AtLAST está en camino de comenzar potencialmente la construcción, si se financia completamente, a finales de esta década", concluyen los autores.
Más información: Tony Mroczkowski et al, Diseño del telescopio Submm de gran apertura Atacama de 50 metros, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2402.18645
Proporcionado por Universe Today
