¡Primera luz del telescopio SKA! El corazón de la Vía Láctea y más

Lanzó este prototipo de antena en el conjunto de telescopios gigantes SKA. Primera luz imagen. Apunta hacia el cielo del sur en la porción de 2,5 GHz del extremo radioeléctrico del espectro electromagnético. La elipse completa (incluida la parte gris) es el cielo completo con el centro de la Vía Láctea en el medio. La emisión de radio de la derecha muestra parte del cielo (nuestra Vía Láctea como una línea brillante) que un telescopio puede ver desde Sudáfrica. Imagen vía Prototype Team (SKAMPI)/ scao.

Primera luz del telescopio SKA

Probablemente sepas que las ondas de radio, en el extremo más alejado del espectro electromagnético, son más largas que las ondas de luz visible. Es por eso que la radioastronomía utiliza líneas de base muy largas… largas distancias entre antenas de coordinación. Cuanto mayor sea la distancia entre las antenas, más claramente el telescopio podrá «ver» la radio. Desde la década de 1990, los astrónomos han estado imaginando y planificando un radiotelescopio extremadamente grande, ¡el más grande hasta la fecha! SKA significa Matriz de kilómetros cuadrados. Cuando finalice su primera fase a finales de 2020, será el radiotelescopio más grande del mundo. Está previsto que sus antenas se ubiquen en dos ubicaciones, una en Australia y otra en Sudáfrica (y eventualmente en varios otros países africanos). El sitio sudafricano, llamado Karoo, albergará 197 antenas parabólicas. El 25 de enero de 2023, Observatorio SKA Informó que se había realizado el prototipo de su telescopio en el Karoo, llamado SKAMPI. Primera luzCon una imagen del cielo del sur en la radio.

¡Esto es un verdadero progreso!

La imagen no calibrada de arriba muestra emisiones de radio desde el cielo, incluido el centro de nuestra Vía Láctea y una fuente de radio en el corazón de la Vía Láctea conocida como Sgr A (probablemente asociada con el agujero negro central de nuestra galaxia). Más Radiogalaxia brillante Centauro A, Más Tanto la Gran como la Pequeña Nube de Magallanes, Y Alguna Vía Láctea Regiones de formación de estrellas.

El prototipo de antena sudafricana de SKA, llamado SKAMPI (abreviatura de Square Kilometer Array e Instituto Max Planck de Radioastronomía), es en sí mismo un radiotelescopio. Aprenderá por su cuenta sobre los púlsares y las emisiones de radio de nuestra Vía Láctea. Pero éste está lejos de ser su único objetivo. SKAMPI es un prototipo del conjunto de antenas de 197 parabólicas que formará la parte sudafricana del Observatorio SKA.

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La primera luz del SKA: un telescopio blanco con forma de plato contra un cielo azul con pequeñas nubes esparcidas debajo.
SKAMPI, un prototipo de radiotelescopio ubicado en el Observatorio del Kilómetro Cuadrado (SKAO) de Sudáfrica en el Karoo, observó el cielo del sur en su imagen de «primera luz» (ver más abajo). Imagen vía scao/MPIfR/Gondolf Fitching.

Primera luz = primera imagen del nuevo gadget

El primer uso de un nuevo instrumento astronómico para producir una imagen se llama Primera luz. Este concepto no se aplica comúnmente a los radiotelescopios, ya que su construcción y primer uso son más graduales, a diferencia de, por ejemplo, el Telescopio Espacial Webb. El primer problema de Webb no pudo medirse hasta que alcanzó su hogar final en el espacio. Además, el radiotelescopio observa la parte radioeléctrica del espectro electromagnético, no la luz óptica. Pero la única diferencia real es que las ondas de radio son mucho más largas que las longitudes de onda de la luz que ven nuestros ojos. (Para esta observación, Webb observa en el infrarrojo, una longitud de onda ligeramente más larga que la luz óptica).

Los conjuntos de radioastronomía obtienen mayor precisión

En radioastronomía se combinan varios telescopios para formar los llamados telescopios. Matriz de interferencia, aumenta la precisión. En resumen, cuanto más grande sea el telescopio, mejor será la resolución, pero las limitaciones prácticas hacen imposible construirlo a ese tamaño. El FAST de China es actualmente el telescopio de plato único más grande del mundo con 500 metros (1.640 pies). El conjunto tiene la resolución de un gran telescopio virtual tan alta como la distancia más larga entre las antenas. En el caso de SKAO, esto se traduce en un solo plato telescópico de 150 kilómetros (93 millas) de diámetro, en lugar de 15 metros (50 pies) para cada antena individual.

Tres décadas de planificación están dando sus frutos

La idea de la matriz de kilómetros cuadrados apareció por primera vez a principios de la década de 1990. En 2021 evolucionó hasta convertirse en una organización intergubernamental: la segunda organización astronómica después del Observatorio Europeo Austral (Eso) – Actualmente está formado por nueve Estados miembros. En diciembre de 2022, SKAO celebró ceremonias de inauguración en ambos observatorios y comenzó la fase de construcción.

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La primera imagen óptica del observatorio completo probablemente será difícil de determinar, ya que se comenzarán a utilizar antenas durante su construcción. Pero, si la ciencia del anterior observatorio MeerKAT, ubicado en el mismo lugar, es una indicación, probablemente podamos esperar que surja algo de ciencia excepcional a medida que esta instalación de radio continúe creciendo en tamaño. Por cierto, las 64 antenas MeerKAT se integrarán en el SKA final, junto con la SKAMPI y las antenas hermanas posteriores.

Dos sitios con diferentes antenas

¿Por qué construir un observatorio tan grande? ¿Qué podemos esperar que detecte la radio que no podemos ver, por ejemplo, en infrarrojos usando una Web? 197 antenas en Sudáfrica, llamadas SKA-medio, se observará desde 350MHz hasta 15,4GHz en frecuencia. Parte australiana del observatorio. SKA-bajoComo sugiere el nombre, el monitoreo se realizará en frecuencias más bajas, de 50 a 350 MHz. Juntos tendrán una gran área de recolección, aumentando la sensibilidad de los observatorios existentes entre 10 y 100 veces. Los telescopios australianos son bastante diferentes en estructura y apariencia. Se trata de antenas dipolo que en su mayoría se asemejan a árboles de Navidad, y habrá aproximadamente 130.000 de ellas, agrupadas en 512 estaciones.

Antenas plateadas que parecen un árbol de Navidad, con capacidad para dos personas.
Las antenas SKA-Low en Australia se parecen a árboles de Navidad plateados y miden en longitudes de onda más largas que las antenas con forma de plato más comunes en Sudáfrica. Imagen vía scao.

Objetivos científicos

En términos científicos, esto se traduce en la capacidad de alcanzar la época de reionización, cuando las estrellas y galaxias comenzaron a formarse. Sólo los radiotelescopios pueden medir el hidrógeno neutro y, con la nueva capacidad de medir señales débiles, pueden rastrear esta masa esencial de materia hasta antes de la ionización estelar del gas en el universo primitivo.

Hay muchos objetivos. Los telescopios mapearán mejor la evolución de las galaxias, la materia oscura y cómo la fuerza de la energía oscura crece con el tiempo. Monitorearán las ondas gravitacionales monitoreando las fluctuaciones en ráfagas de radio pulsantes. Los científicos de SETI escucharán señales débiles que indiquen la presencia de vida avanzada, mientras que otros científicos de exoplanetas examinarán el nacimiento de estrellas y planetas.

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Otros misterios que queremos aprender (mucho) incluyen más sobre los agujeros negros y las rápidas ráfagas de radio. Por no hablar de la astronomía más «local», donde, por ejemplo, los telescopios rastrean el gas hidrógeno neutro en nuestra galaxia (¡también hay mucho que descubrir en casa!). Pero quizás los descubrimientos más interesantes sean aquellos de los que aún no sabemos nada. Podemos esperar que esto suceda, porque por cada nueva herramienta que se utiliza, hay sorpresas.

En pocas palabras: el prototipo SKAMPI proporcionó la primera imagen óptica del cielo del sur. El telescopio se incluirá en un gran radioobservatorio de 197 antenas parabólicas en Sudáfrica, como parte del Observatorio del Kilómetro Cuadrado.

vía Squaw

Vía Max Planck Gesellschaft

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