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ALMA se actualiza para captar imágenes de los horizontes de sucesos de los agujeros negros supermasivos

4 de Junio de 2014

Los científicos han realizado una mejora importante en el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) al instalar un reloj atómico de altísima precisión en el Sitio de Operaciones del Conjunto ALMA (AOS por sus siglas en inglés) — donde se encuentra el correlacionador de ALMA. El instrumento de medición original de tiempo que usa rubidio ha sido reemplazado por un máser de hidrógeno más preciso.

Esta mejora beneficiará a todos los usuarios de ALMA y en el futuro permitirá que ALMA pueda sincronizarse con una red mundial de instalaciones de radioastronomía para formar un telescopio del tamaño de la Tierra, con la potencia de aumento requerida para ver detalles en los bordes del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea[2]. Esto corresponde a un nivel de resolución mil veces mayor que el logrado con el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA.

Antes de que ALMA pueda ofrecer sus capacidades inigualables para esto y otras observaciones científicas similares, primero debe transformarse en un tipo de instrumento distinto conocido como phased array o conjunto en fase. Esta nueva versión de ALMA permitirá que 50 de sus 66 antenas funcionen como un radiotelescopio único con una capacidad para captar la luz de un plato de 85 metros de diámetro. Este proyecto de antenas enfasadas es un proyecto de actualización de ALMA dirigido por Shep Doeleman del Observatorio Haystack del MIT (EE.UU.), con una importante participación de institutos de Europa y Asia Oriental. 

Un gran avance en este camino se logró recientemente cuando el equipo científico realizó lo que podría considerarse como un “trasplante de corazón” en el telescopio, al instalar un reloj atómico a medida alimentado por un máser[3] de hidrógeno. Este nuevo reloj usa un proceso similar al de un láser para amplificar un solo tono único, con ciclos contados para producir señales muy precisas.

Existen muchas futuras aplicaciones para el phased array o conjunto en fase de ALMA, incluyendo su uso como un elemento de redes globales de telescopios como el Global mm-VLBI Array y el Event Horizon Telescope o EHT por sus siglas en inglés. El EHT será capaz de obtener imágenes del entorno cercano del horizonte de sucesos [1] alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea [2].

La gran potencia de aumento de estos conjuntos globales deriva de conectar radiotelescopios distantes uno del otro alrededor del mundo, uniéndolos en un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Esta técnica, llamada interferometría, es el mismo proceso que ALMA usa para combinar las señales de todas sus antenas en una operación normal. Esto también permite que telescopios ópticos/infrarrojos como el  ESO’s Very Large Telescope array (VLT) logren una resolución muy alta al combinar muchos telescopios logrando que funcionen como un telescopio gigante, el Interferómetro del Very Large Telescope (VLT) de ESO.

La diferencia entre los actaules interferómetros de radio y el futuro interferómetro global es el fino alcance geográfico del nuevo proyecto, su extensión a las longitudes de onda más cortas observables, y la adición de un área de recolección sin precedentes que permite el phased array de ALMA.

“Por medio de la unión de los más avanzados radio telescopios de longitudes de onda milimétricas y submilimétricas en todo el planeta, el Event Horizon Telescope crea un nuevo instrumento fundamental con el mayor poder magnificador jamás logrado”, afirmó Doeleman. “Anclado por ALMA, el EHT abrirá una nueva ventana sobre la investigación de agujeros negros, y centrará la atención en uno de los únicos lugares en el Universo donde las teorías de Einstein podrían derrumbarse: en el horizonte de sucesos”.

El Instituto Max Planck para Radio Astronomía en Bonn, Alemania, está produciendo un software crucial para el Proyecto de Fase de ALMA. Su Director, Anton Zensus, añade: “El Proyecto de Fase de ALMA es un paso vital hacia el objetivo de un conjunto milimétrico global para la comunidad internacional de usuarios, después de años de esfuerzo en los Estados Unidos y Europa. Dicho conjunto tiene un enorme potencial en muchas áreas científicas, incluyendo la formación de chorros en galaxias activas así como la obtención de imágenes de horizontes de sucesos en agujeros negros.

Notas

[1] El horizonte de sucesos es la superficie alrededor de un agujero negro, donde los sucesos al interior no pueden afectar al observador externo. Se puede considerar como el “punto de no retorno” para un astronauta que esté cayendo.

[2] El agujero negro en el centro de la Vía Láctea es un gigante de cuatro millones de masas solares ubicado aproximadamente a 26.000 años luz de la Tierra en la dirección de la constelación Sagitario. Desde los telescopios ópticos se ve que está cubierto por densas nubes de polvo y gas, razón por la que observatorios como ALMA, el cual opera en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas más amplias, son esenciales para estudiar sus propiedades.

El phased array o conjunto en fase de ALMA llegará justo a tiempo para observar un suceso cósmico altamente esperado, la colisión de una gigantesca nube de polvo y gas conocida como G2, con el agujero negro supermasivo central de nuestra Galaxia. Se especula que esta colisión podría despertar a este gigante dormido, generando una energía extrema y, posiblemente, alimentando un chorro de partículas subatómicas, una característica altamente inusual en una galaxia espiral madura como la Vía Láctea. Se espera que la colisión comience en el año 2014 y probablemente continúe por más de un año.

[3] Maser deriva del acrónimo inglés MASER (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation o Amplificación de Microondas por Emisión Estimulada de Radiación). De la misma forma que la luz es usada en un láser, haciendo uso de amplificación óptica, un láser de microondas, en cambio, funciona en la parte de microonda del espectro.

Información adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre Europa, Norteamérica y Asia del Este en cooperación con la República de Chile.ALMA es financiado en Europa por la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral (ESO), en Norteamérica por la Fundación Nacional de Ciencias de EE.UU. (NSF), en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC), y en Asia del Este por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales (NINS) de Japón en colaboración con la Academia Sinica (AS) en Taiwán.La construcción y operaciones de ALMA a nombre de Europa se encuentran a cargo de ESO, a nombre de Norteamérica son responsabilidad del Observatorio Radio Astronómico Nacional (NRAO), operado por Associated Universities, Inc. (AUI), y a nombre de Asia del Este corresponden al Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ).

Enlaces

• Event Horizon Telescope
• Sitio web del Observatorio ALMA
• ALMA y la Interferometría
• Más sobre ALMA
• Fotos del correlacionador de ALMA

Contactos

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