sábado, 8 de diciembre de 2012

CEA XX: Radiointerferometría de muy larga base (VLBI): Una mirada al Universo y a nuestro planeta, distinta y extremadamente detallada

Radiointerferometría de muy larga base (VLBI): Una mirada al Universo y a nuestro planeta, distinta y extremadamente detallada.


D. Francisco Colomer (Observatorio Astronómico Nacional)


Dentro del campo de los aficionados la radioastronomía no está muy desarrollada. Lás técnicas VLBI se utilizan tanto para estudios del cosmos como para el estudio de nuestro planeta.

1) Introducción a la radioastronomía

La energía de las ondas electromagnéticas depende de la frecuencia. A alta frecuencia, mayor energía. La densidad de energía con la que se trabaja en radioastronomís son los Jy

1Jy=10^-26 w/m2/^HZ

Pero la ventaja de las ondas de radio es que podemos realizar observaciones  en la Tierra sin la necesidad de telescopios espaciales.
Las ondas de radio son las que emiten los objetos más fríos del universo. Las frecuencias emitidas por los átomos están cuantizadas por lo que podemos medir las lineas de absorción y emision que se producen en las transiciones atómicas. Es importante conocer las líneas del hidrógeno porque es el componente más abundante del Universo.

La línea de 21 cm del H se genera a una frecuencia de 1.420 MHz, y se produce porque el electrón alrededor del núcleo tiene un spin que puede pasar de mas un medio a menos un medio. En este paso se emite un fotón de 1.420 MHz. Por ello el estudio de esa línea es importante para el estudio de universo a gran escala.

Si sólo estudiamos las imágenes ópticas perdemos mucha información esencial del comportamiento del universo.

 En radioastronomía hay más de 150 especies moleculares encontradas gracias al estudio del espectro de radio. El papel de estas molécula es esencial durante el enfriamiento estelar, en los fenómenos de formación de las estrellas.

Hay diferentes tipos de líneas moleculares: transicionales, rotacionales y vibracionales. Algunas de ellas se producen en el radio. Gracias al efecto Doppler o Zeeman  podemos obtener datos de los cuerpos estudiados.

La herramienta principal para la radioastronomía es el radiotelescopio. Es una antena en la que se produce el principio de reciprocidad, pero que se utiliza sólo como radiotelescopio. Sólo recibe información en una zona denominada haz, que depende de la anchura de la antenan. El problema de estas antenas es que toda la emisión del cielo que está dentro del haz es recibida y amontonada en el receptor.
 2) Interferometría

La técnica consiste en trabajar con varias antenas al mismo tiempo, observando el mismo objeto. Ahora el tamaño del haz depende de la distancia entre las antenas y no del tamaño de la antena.

Los frentes de onda eletromagnética que llegan a la Tierra son planos.  Cuando un radiotelecopio recibe el frente de onda, si comparamos la señal con la de otro telescopio situado en otra parte del planeta, si no hay una coherencia en la recepción de datos, no podemos observar el objeto. Debe existir una correlación entre los dos telescopios. Es decir, debemos corregir ese retraso en la llegada de los frentes de onda.

Cuanto más separados estén los radiotelescopios , más potentes serán los resultados. Debido a la rotación terrestre,la configuración de las antenas sobre un objeto del firmamento varía, pero hay muchas parejas de antenas que trabajan simultáneamente, creando diferentes datos que después de unen, obteniéndose el resultado de un radiotelescopio del tamaño de la distancia entre las dos antenas. Hay muchas redes de radiotelescopios en el planeta. Algunos nacen ya como redes conectadas, como ALMA, y luego están las redes hechas con radiotelescopios que ya existían.

Tenemos que tener una referencia de tiempos buenas para poder extraer la informaciñon de la radiación emitida. Para ello en cada telescopio se instala un reloj atómico. Esto genera la correlación necesaria en los tiempos de recepción de los datos.

ALMA es el gran proyecto de interferometría actual. Pero si los telescopios se encuentran en la misma red, envían sus datos con los tiempos bien medidos a una red donde se almacenan todos los datos obtenidos. Todos los telescopios trabajan coordinadamente lo que permite facilitar la comparación de los datos en la red.

Hay varios proyectos para lanzar telescopios espaciales lo que permitirá aumentar la resolucion en los datos. VSOP, de Japón, ha retrasado su lanzamiento por culpa de la crisis. RadioAstron de Rusia, ya ha sido lanzado.
 3) Aplicaciones astronómicas

Núcleos activos de galaxias

Lentes graitacionales

Expansión de supernovas

Regiones de formación estelar

Etc,…


Aplicaciones geodésicas y geofísicas

Sistemas de referencia celestes

Parámetros de rotacion terrestres

Tectónica de placas

Sistemas de referencias terrestres













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