By: Emily Levesque
Las ondas de radio, más largas y menos energéticas que la luz visible, dan a los astrónomos acceso a algunas de las físicas más oscuras del cosmos.
i le pide a un astrónomo que elija la imagen más emocionante de toda la astronomía, muchos de nosotros señalaremos un anillo naranja familiar . A simple vista, puede que no parezca gran cosa: una rosquilla difusa brillante, ligeramente abultada en la parte inferior y, a partir del mes pasado , surcada con líneas curvas, pero en realidad este círculo sin pretensiones es el primer vistazo de la humanidad a un agujero negro, con los colores. elegido no para imitar el realismo, sino para indicar la intensidad de las emisiones de radio.
Capturada en una imagen tan nítida que fue como leer la fecha en un cuarto en Los Ángeles mientras estaba de pie en Washington, DC, la imagen reveló un agujero negro 6.5 mil millones de veces más masivo que nuestro propio sol en el corazón de una galaxia de 55 millones de luz. -Años de distancia. Los pequeños detalles de la imagen han revelado que el agujero negro gira en el sentido de las agujas del reloj y consume el equivalente a cientos de masas terrestres cada año. Incluso las líneas recién cortadas representan firmas reveladoras de un fuerte campo magnético.
Esta imagen sin precedentes de uno de los objetos más misteriosos de toda la física es el último de una larga lista de descubrimientos posibles gracias a la radioastronomía. La ciencia contenida en la famosa imagen puede ser alucinante, pero la ciencia que la hizo posible es impresionante por derecho propio, lo que permite a los investigadores que trabajan en conjunto en todo el planeta una forma completamente nueva de estudiar el cosmos.
El régimen de radio se encuentra en un extremo del espectro electromagnético, donde las ondas de luz tienen bajas energías. Las primeras ondas de radio detectadas, producidas por la aceleración de partículas cargadas, se generaron artificialmente a fines del siglo XIX. Fáciles de hacer, con longitudes de onda largas que les permitían viajar grandes distancias sin perturbaciones, las ondas de radio se vieron inmediatamente como una excelente herramienta de comunicación. A principios del siglo XX, los físicos sabían que las ondas también podían ser producidas por fenómenos naturales, como los rayos, pero principalmente querían evitar estas molestas fuentes de “ruido” para mejorar la claridad, la potencia y el alcance de la tecnología de radiocomunicación.
Karl Jansky estaba trabajando precisamente en este objetivo cuando descubrió por primera vez el “ruido de estrellas” por accidente en 1931. Como físico e ingeniero en Bell Labs, diseñó una enorme antena de 30 metros de ancho y 20 de alto montada en un juego de neumáticos Modelo T para que pueda girar y apuntar en cualquier dirección. Sus colegas apodaron al artilugio “el carrusel de Jansky”.
Cuando Jansky comenzó a usar la antena, notó un leve pero constante silbido en sus datos. Aprovechando la maniobrabilidad del tiovivo, rastreó la fuente y finalmente identificó su ubicación. La antena no estaba captando tormentas eléctricas cercanas o fuentes extraviadas de radiación terrestre, estaba detectando energía proveniente del centro de la Vía Láctea.
El descubrimiento de Jansky fue recibido principalmente con una leve curiosidad por la comunidad astronómica. En medio de la Gran Depresión, los observatorios no estaban dispuestos a destinar sus limitados fondos a nuevas tecnologías especulativas. Pero un joven científico e ingeniero llamado Grote Reber encontró fascinante el descubrimiento de Jansky y prometió dedicar su carrera al estudio de las señales de radio del espacio. Después de que lo rechazaron para un trabajo en Bell Labs, decidió construir su propio radiotelescopio en su patio trasero de Illinois: un plato parabólico de 31 pies con un receptor de radio montado directamente encima.
Sus esfuerzos fueron tremendamente exitosos, reproduciendo las observaciones de Jansky y luego creando el primer mapa de radio del cielo. Encontró puntos de emisión de radio brillante que luego se identificarían como galaxias distantes y los detritos dejados por supernovas recientes. Para 1940, Reber publicaba en The Astrophysical Journal , y su trabajo sembró un interés más amplio en las observaciones de radio entre la comunidad astronómica.
La observación de estas longitudes de onda más largas les dio a los astrónomos una ventana completamente nueva al universo, permitiéndoles detectar emisiones de radio producidas por el resplandor de fuentes de calor lejanas y exóticas, y una física exótica capaz de acelerar partículas cargadas de formas extremas e inesperadas. Los radiotelescopios fueron los primeros en detectar los remanentes compactos de estrellas muertas masivas que giran rápidamente, conocidas como púlsares, el fondo cósmico de microondas (luz que lleva las huellas dactilares del propio Big Bang) y los primeros signos de agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias, incluyendo la nuestra, la supuesta fuente del descubrimiento original de Jansky. Estos fenómenos son simplemente invisibles si solo miras la luz visible.
La ciencia de la radioastronomía es emocionante, pero los telescopios parecen decididamente extraños para cualquiera que esté acostumbrado a los telescopios de espejos brillantes a través de los cuales ha mirado. Sin embargo, en las longitudes de onda largas de la luz de radio, los platos de los radiotelescopios también son brillantes, reflejando ondas de radio desde el cielo hasta un receptor, al igual que la luz visible se refleja en el espejo de un telescopio y en un ocular. Los radiotelescopios también siguen los mismos principios fundamentales de los telescopios de luz visible: los más efectivos deben ir a algún lugar oscuro (para eliminar las fuentes de luz competidoras), y cuanto más grandes, mejor.
Mientras que una gran área de telescopio nos permite recolectar más luz y observar objetos más débiles (piense en sus pupilas dilatándose en una habitación oscura), un telescopio de gran diámetro nos ayuda a tomar fotografías más nítidas (piense en los enormes teleobjetivos que utilizan los fotógrafos deportivos para capturar imágenes de acción nítidas). fotos de las líneas laterales del estadio). Esta nitidez es a menudo un objetivo clave en astronomía, ya que nos permite localizar estrellas individuales en galaxias lejanas o mapear la forma precisa de una nebulosa, y las longitudes de onda largas de la radioastronomía ofrecen una forma diferente de construir grandes telescopios. Los radiotelescopios pueden alcanzar diámetros efectivos increíblemente grandes gracias a una técnica conocida como interferometría, que combina datos de una serie de platos individuales más pequeños, lo que les permite actuar como un telescopio gigantesco que produce una sola imagen nítida. La ciencia de la interferometría es abrumadora,
Tan “grande” es claramente posible para los radiotelescopios. ¿Qué pasa con “oscuro”? Eso plantea un desafío mucho mayor. Irónicamente, el objetivo original de Jansky – filtrar las fuentes naturales de ondas de radio y dar paso a la tecnología de la comunicación – ahora se invierte para los radioastrónomos que intentan estudiar el universo en la era de la electrónica moderna. Si sus ojos pudieran ver con la luz de la radio, la habitación a su alrededor se convertiría en una cegadora maraña de señales de radio: una nube de redes Wi-Fi, ráfagas esporádicas de luz de teléfonos celulares cercanos, incluso parpadeos de los pequeños rayos generados por las bujías. en los coches que pasan.
Una forma de evitar que este caos abrume a los datos cósmicos es limitar las señales de radio artificiales cercanas, como lo hace el Observatorio Green Bank en Virginia Occidental. Esta instalación se encuentra en lo profundo de National Radio Quiet Zone, que restringe la tecnología para minimizar el ruido de radio: el Wi-Fi, los teléfonos celulares y los microondas están prohibidos, y todos los vehículos funcionan con motores diésel. (Aun así, los investigadores aquí una vez perdieron tiempo de observación debido al ruido de, entre todas las cosas, las ardillas voladoras, después de que un estudio de conservación cercano les colocó a los roedores collares GPS para estudiar sus hábitos de migración). Los observatorios individuales que componen el Event Horizon Telescope pueden estar esparcidos por todo el mundo, pero cada ubicación, desde el Polo Sur hasta el desierto de Atacama y la montaña más alta de Hawai’i, es decididamente remota, lo más aislada posible del ruido cada vez más invasivo de la humanidad.
Por frustrante que sea que la nueva tecnología pueda aumentar la proliferación de ruido de radio, también plantea una posibilidad tentadora: ¿Podríamos algún día observar ondas de radio artificiales que no son de nuestra propia creación?
La radioastronomía se ha considerado durante mucho tiempo una excelente forma de buscar señales de otros mundos. De hecho, el primer experimento de radioastronomía se remonta antes de Jansky hasta agosto de 1924, cuando Marte hizo su paso más cercano a la Tierra en casi un siglo. Los astrónomos en los Estados Unidos anunciaron un “Día Nacional del Silencio de la Radio”, alentando a la gente a dejar de usar radios a intervalos regulares con la esperanza de que una señal de los marcianos vecinos pudiera llegar. El Observatorio Naval de los Estados Unidos incluso envió un receptor de radio en un dirigible para captar un posible mensaje marciano, con un criptógrafo a mano en caso de que se necesitaran traducciones.
Hoy en día, la búsqueda de inteligencia extraterrestre, o SETI, es un esfuerzo científico serio. Encabezados por científicos de renombre como Frank Drake y Jill Tarter, y utilizando instalaciones ganadas con esfuerzo como el Allen Telescope Array en California, los investigadores de SETI abrazan las emocionantes posibilidades de descubrimiento que ofrece el régimen de radio. Después de todo, las mismas ondas de radio que se utilizan para las comunicaciones de larga distancia aquí en la Tierra también viajan hacia afuera, transmitiendo señales reveladoras de nuestra destreza tecnológica en el cosmos. Es muy posible que civilizaciones distantes envíen señales similares, o incluso intenten transmitir mensajes a propósito, ya que tratarán con el mismo espectro electromagnético que nosotros.
Claramente, la radioastronomía nos ofrece inmensas posibilidades: la capacidad de ver lo invisible en un agujero negro lejano, desentrañar una nueva física emocionante y, potencialmente, incluso encontrar nuestra primera evidencia de inteligencia extraterrestre. Por divertidos que puedan parecer para los no iniciados, los radiotelescopios son una herramienta invaluable de la astronomía, y una que continuará revelando nuevas partes del universo para que las explore.
