Observando con "The Dish"

La semana pasada estuve observando con el famoso radiotelescopio "The Dish", la antena de 64m de tamaño a 15 km del pequeño pueblo rural de Parkes, a unos 400 km al oeste de Sydney. El radiotelescopio de Parkes es famoso internacionalmente no sólo por su enorme contribución al estudio y descubrimiento de objetos exóticos como cuásares y púlsares o por la ingente cantidad de datos en gas atómico obtenidos en diversos cartografiados de todo el cielo sino sobre todo por su contribución en la misión del Apolo XI a la Luna. He hablado de este radio observatorio en diversas ocasiones por el blog, en particular el año pasado por motivo de su 50 aniversario, cuando también le dediqué un artículo de El Zoco.

Radiotelescopio de 64m the Parkes, NSW, Australia. Foto tomada el 1 de noviembre de 2012. Crédito de la imagen: Á.R. L-S..
He visitado el radiotelescopio de Parkes en otras ocasiones pero debo reconocer que, incluso después de haber estado casi 4 años trabajando como radioastrónomo en CSIRO Australia Telescope National Facility, por unas razones u otras aún no había podido observar directamente en este radiotelescopio. La mayor parte de mi investigación usando radiotelescopios necesita radio interferómetros como Australia Telescope Compact Array (ATCA), porque necesito gran resolución espacial para resolver, por ejemplo, el gas neutro dentro de las galaxias (¡y entre ellas!) o localizar las regiones de formación estelar intensa y supernovas usando mapas en radiocontinuo. Una antena como "The Dish", a pesar de tener un tamaño tan grande cuando lo comparamos con un telescopio óptico (¡64 metros!) tiene una resolución de... ¡entre 10 y 15 minutos de arco! Vamos, que el radiotelescopio de Parkes ve la Luna "como un objeto de 3x3 píxeles"!


Vista del Radiotelescopio de Parkes ("The Dish") hacia el norte al principio de la noche del jueves 1 de noviembre de 2012. Primer fotograma de una secuencia timelapse de 974 imágenes que dura toda la noche. Crédito de la imagen: Á.R. L-S..
En realidad, una única antena no puede obtener imágenes directas del cielo en radio, para eso hacen falta los radiointerferómetros. Un radiotelescopio como Parkes en principio sólo obtiene la luz integrada a una determinada frecuencia en radio de una región abarcando 10 - 15 minutos de arco en el cielo. Como extra esa información viene en forma de espectro, esto es, podemos obtener el valor de la intensidad de la luz a frecuencias muy consecutivas. Esto lo representamos en un diagrama que muestra la intensidad (eje y) frente a la frecuencia (o longitud de onda, eje x), un espectro en el argot científico, y así buscar desde emisión molecular en regiones de formación Galácticas a emisión de gas neutro en galaxias cercanas.


Radiotelescopio de 64m the Parkes, NSW, Australia. Foto tomada al amanecer del 5 de noviembre de 2012. Crédito de la imagen: Á.R. L-S..
Sin embargo la afirmación de que una única antena no puede obtener imágenes en radio empieza a ser no correcta: gracias al avance tecnológico se están desarrollando instrumentos capaces de obtener mapas usando una única antena. El truco está en que en el plano focal del radiotelescopio se colocan receptores de radiación en radio apuntando ligeramente a distintas posiciones del cielo. Parkes lleva años explotando esta tecnología, de hecho es pionera en ella (CSIRO ha construido vario de estos instrumentos para otros radiotelescopios incluyendo el de Arecibo, y es la tecnología que se está aplicando tanto al nuevo interferómetro australiano ASKAP como al futuro interferómetro continental SKA). En particular desde 1997 Parkes cuenta con el 21cm Multibeam Receiver que permite observar a la vez en frecuencias de 20 cm (donde está la famosa línea de 21 cm de hidrógeno atómico) 13 regiones adyacentes del cielo a la vez, cada una observando un campo de 14 minutos de arco. Gracias a este instrumento se pudo completar el cartografiado HIPASS HI Parkes All Sky Survey, cuyos datos han permitido cuantificar la cantidad de gas neutro en miles de galaxias cercanas. Aún se está analizando la información provista por dicho cartografiado.
Precisamente, el 21cm Multibeam Receiver fue el instrumento que usé en nuestras observaciones en Parkes la semana pasada. La idea era observar unas regiones muy concretas del cielo, donde tenemos bien localizadas y observadas miles de galaxias a muy distinto redshift usando el instrumento 2dF en el Telescopio Anglo-Australiano para buscar precisamente ese gas atómico, pieza fundamental para entender la evolución de las galaxias. Claro, esto en galaxias no muy cercanas es problemático, sobre todo teniendo en cuenta la debilidad y la poca resolución que tenemos usando radiotelescopios, así que la técnica que estamos llevando a cabo es stack (acoplar) los espectros obtenidos pero centrando siempre donde esperaríamos observar la línea de 21 cm del hidrógeno atómico de las galaxias en el campo de visión. Así, cuando acoplamos cientos de espectros, aparece la esperada línea de emisión del gas neutro, y podemos determinar el valor medio de la cantidad de gas neutro por tipos de galaxias a distinto redshift, por ejemplo.


¡Prueba superada! Radiotelescopio de 64m the Parkes, NSW, Australia. Foto tomada el 5 de noviembre de 2012, antes de dejar el observatorio tras 5 noches observando con "The Dish". Crédito de la imagen: Á.R. L-S..
A nivel personal, como digo, el haber observado por fin en Parkes supone cumplir un reto que me propuse allá en julio de 2003, cuando vine por primera vez a Australia y descubrí lo importante que es observar el Universo en frecuencias de radio. Y, como tal, tuve que hacerme la foto de ¡prueba superada!