Hoy en día, el estudio del universo no se limita a lo que los ojos pueden ver. Además de los telescopios ordinarios, orientados al infinito, existen "ojos electrónicos" capaces de percibir radiaciones de un espectro mucho más amplio que el comprendido por la luz visible. Desde las ondas de radio hasta los rayos X, podemos captar y estudiar las radiaciones y los cuerpos que las emiten. Los radiotelescopios, que analizan las ondas de radio provenientes del espacio, son poderosos instrumentos de investigación actual y en los que nos centramos en este artículo.
Nota: Este artículo es de 1991.
En un momento, Todo lo que el hombre podía descubrir sobre el universo dependía únicamente de sus ojos, apoyándose primero en instrumentos rudimentarios como los telescopios del tipo que Galileo utilizó para descubrir los satélites de Júpiter, luego pasó a instrumentos más potentes como los telescopios del Monte Palomar. Wilson y otros con lentes de más de 1 metro de diámetro, capturando porciones débiles de luz emitida por estrellas, galaxias y nebulosas. distante.
Sin embargo, la observación del universo a partir de la luz que emiten las estrellas tiene muchas limitaciones. Uno de ellos está en la atmósfera terrestre, que atenúa estas señales e incluso deforma su trayectoria, perjudicando así al astrónomo, como se muestra en la figura 1.
Son necesarias muy buenas condiciones de observación para que podamos tener imágenes de cuerpos muy débiles.
Otra limitación es el hecho de que la radiación visible corresponde a una porción muy estrecha del espectro electromagnético (figura 2) y existen muchos cuerpos celestes cuyas emisiones se concentran precisamente en la parte del espectro que no podemos ver.
Tales objetos son totalmente invisibles cuando se observan a través de telescopios comunes, pero se vuelven evidentes cuando se analizan con un instrumento capaz de captar la radiación que emiten.
RADIOASTRONOMÍA
En los inicios de la radio ya se observaba que el sol era el causante de importantes interferencias en las transmisiones de radio de onda corta a largas distancias.
En 1920, los ingenieros de Bell ya estaban trabajando en un proyecto que tenía como objetivo determinar el modo según el sol, interfiriendo con las ondas de radio.
Sin embargo, no fue hasta 1933 que un ingeniero llamado Karl G. Jansky, trabajando en el ajuste de antenas de radar, notó que se estaban produciendo interferencias en ciertas posiciones de estas antenas.
Inicialmente, Jansky no sospechó que estas interferencias pudieran provenir del espacio exterior, pero investigando el origen de las extrañas señales, este ingeniero luego notó que la fuente de interferencia se movía en el cielo, al igual que las estrellas, el sol y la luz.
Esto lo llevó a concluir que esta fuente de radiación que interfiere con su equipo no estaba en la tierra sino en el espacio.
Las señales de interferencia captadas por Jansky provenían del centro de nuestra galaxia en la constelación de Sagitario y constituyen uno de los flujos de radiación más poderosos que llegan a nuestro planeta, como se muestra en la figura 3.
Jansky anunció su descubrimiento el 27 de abril de 1933, día que podemos considerar el nacimiento de la nueva ciencia, la Radioastronomía.
Durante la Segunda Guerra Mundial, evidentemente todos los esfuerzos de investigación se dirigieron hacia fines bélicos.
Posteriormente, se comenzaron a realizar encuestas sobre las emisiones del espacio, iniciando así la investigación de la nueva ciencia.
Así, Grote Riber, en Estados Unidos, un ingeniero de radio descubrió a través de un equipo equipado con una enorme antena en el patio trasero de su casa, que la Vía Láctea emitía fuertes señales en una amplia banda del espectro de radio, concentrando su mayor potencia alrededor de 20,6 MHz.
Más tarde, en 1951, teniendo ya construido un equipo específico para observar la radiación del espacio, es decir, el radiotelescopio, el Dr. Purcell de la Universidad de Harvard descubrió que el hidrógeno excitado en el espacio emite radiación a una frecuencia de 1420 MHz, que corresponde a una longitud de onda de 21 cm.
La apertura de una “ventana” de observación del universo, en esta parte del espectro, llevó a los principales Institutos de Investigación a imaginar potentes equipos de recepción.
Uno de los primeros que se construyeron con este fin fue el enorme radiotelescopio de Jordrell Banks en Inglaterra, que consistía en un disco parabólico de aproximadamente 80 metros de diámetro montado sobre una enorme estructura metálica capaz de moverlo en todas direcciones y así apuntar
El radiotelescopio original de Jodrell Bank colapsó recientemente, luego de cumplir una poderosa labor de observación con la recolección de datos que enriquecieron el conocimiento del universo por parte del hombre, pero hoy ya podemos contar con instrumentos mucho más poderosos que lo reemplazan como el de la foto que es la nueva versión.
Incluso en San Pablo, en Atibaia, el lNPE (Brasil) mantiene su centro de radioastronomía con un potente radiotelescopio que realiza importantes estudios sobre las ondas electromagnéticas que emiten los cuerpos y regiones distantes de nuestro universo.
¿POR QUÉ LOS CUERPOS CELESTES EMITEN ONDAS DE RADIO?
Sabemos que las cargas eléctricas que se mueven rápidamente son responsables de producir ondas electromagnéticas u ondas de radio.
Ahora, las violentas explosiones que ocurren en las estrellas, el proceso de radiación de una estrella, los fuertes campos magnéticos que existen alrededor de muchos cuerpos celestes pueden acelerar o agitar fácilmente las cargas eléctricas de los átomos o incluso eliminarlos de estos átomos, generando así enormes cantidades de ondas de radio.
Podemos comenzar con el Sol cuando hablamos de las fuentes que emiten radiación.
Las explosiones que ocurren en la superficie de esta estrella, el proceso interno de producción de energía y el fuerte campo magnético que existe a su alrededor, son los responsables de la producción de una enorme cantidad de energía en la banda de las ondas de radio, como se muestra en la figura 8. Figura 8
La llamada “estática” que escuchamos en nuestras radios de onda corta y que se acentúa en ciertas épocas del año perjudicando la propagación de las señales de nuestros transmisores proviene de nuestro rey estrella.
En determinadas ocasiones, cuando aumenta la cantidad de manchas solares, aumenta la intensidad de este fenómeno.
Hay entonces un ciclo de 11 años en el que tenemos máximos de estas actividades y que perjudican significativamente las comunicaciones de onda corta en nuestro planeta. En la figura 7 un gráfico que muestra los máximos y mínimos de esta actividad.
Otra poderosa fuente de radiación electromagnética en la banda de onda corta es el planeta Júpiter.
El fuerte campo magnético que existe alrededor de ese planeta acelera las partículas cargadas de electricidad, generando así una radiación en la banda de 18 a 30 MHz.
El hecho de que estas ondas puedan ser captadas incluso en buenos receptores de telecomunicaciones comunes (onda corta) hace que la observación de Júpiter sea una tarea que puede ser realizada incluso por aficionados.
De hecho, todo lo que se necesita es una buena antena de equipo para registrar las señales captadas para su posterior estudio además del receptor, como se muestra en la figura 8.
La antena debe orientarse de modo que se eliminen las señales no deseadas.
Sin embargo, hay fuentes más interesantes que están a miles, millones o incluso miles de millones de años luz de distancia, y algunas de las cuales ni siquiera pueden asociarse con objetos visibles a través de telescopios.
Así, procesos violentos como los que se producen con la explosión de estrellas (novas y supernovas) también generan gran cantidad de señales de radio.
Los procesos aún desconocidos que ocurren en el centro de nuestra Galaxia son los responsables de la segunda fuente de intensidad que conocemos (Sagitario A).
Todavía hay otras fuentes poderosas de energía, como los cuásares, los púlsares, las galaxias en colisión que emiten de tal manera que podemos estudiarlas a miles de millones de años luz de distancia.
Finalmente, se puede obtener un enorme conocimiento del universo con la ampliación de los estudios a lo largo del espectro electromagnético y esto solo es posible gracias a los radiotelescopios.
EL RADIOTELESCOPIO
Uno de los grandes problemas de la radioastronomía es que, a pesar de ser potentes, la mayoría de las fuentes de señales que queremos estudiar están tan lejos de nosotros que llegan aquí con muy poca intensidad.
De hecho, esta intensidad es casi superada por el ruido de fondo, generado bien por el propio espacio (que no está completamente vacío), bien por los equipos utilizados para amplificarlo.
La agitación térmica genera señales que son captadas dando lugar a lo que llamamos "ruido de fondo".
Como los equipos utilizados para amplificar las señales captadas no están completamente fríos (cero absoluto), también pueden generar ruido a un nivel inaceptable.
Para evitar estos problemas, primero necesitamos antenas enormes que capturen la mayor cantidad de energía posible del cuerpo distante, como se muestra en la figura 9.
En segundo lugar, usamos MASERs (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation).
Los MASERs se inventaron en 1953 y consisten en dispositivos que pueden amplificar señales a muy altas frecuencias y operar a temperaturas cercanas al cero absoluto, por lo que prácticamente no generan ruido propio.
Estos dispositivos dieron origen posteriormente al láser que en vez de amplificar señales de radio (Microwave), amplifica luz (Light).
De esta forma, el radiotelescopio básico consiste en un sistema de antenas (que pueden ser parabólicas), y cuyo foco está puesto en amplificadores como el MASER de muy bajo ruido, como se muestra en la figura 10.
La señal amplificada del Maser es llevada a un receptor que luego permite registrarla, estudiarla, analizarla a través de computadoras y otros recursos.
Por supuesto, el estudio serio del espacio a través de la radioastronomía es costoso para el equipo que requiere, pero aún así, existen aficionados que, con equipos comunes, logran realizar importantes aportes a la radioastronomía, principalmente relacionada con fuentes cercanas o intensas como el Sol, Júpiter, Sagitario A, etc.