OBSERVATORIOS ASTRONÓMICOS CIENTÍFICOS EN CHILE

ALMA:
GRAN CONJUNTO DE RADIOTELESCOPIOS DE ATACAMA
(Sitio no oficial)

INTRODUCCIÓN

ALMA es la sigla en inglés de Gran Conjunto Milimétrico / submilimétrico de Atacama (Atacama Large Millimeter/ submillimeter Array), actualmente rebautizado el español como Gran Conjunto de Radiotelescopios de Atacama. Será un observatorio formado por 66 antenas, o radiotelescopios, de alta precisión que observarán el Universo en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas. ALMA, que comenzará sus observaciones científicas en el 2011 está ubicado en el Llano de Chajnantor, en la comuna de San Pedro de Atacama, a 5 000 metros de altura sobre el nivel del mar, en los Andes chilenos.

Imagen arriba: Los radiotelescopios de ALMA luego de ser instalados en Chajnantor. Crédito: ALMA.

En vivo desde Chajnantor.

Este observatorio transformarán la investigación de la física del Universo frío, regiones que son oscuras en luz visible pero que brillan intensamente en la sección milimétrica del espectro electromagnético. Abrirá a los astrónomos una nueva ventana hacia los orígenes cósmicos, ALMA investigará las primeras estrellas y galaxias, y obtendrá imágenes directas de la formación de los planetas.

Podrá observar el gas molecular y el polvo inrestelares, así como el remanente de la radiación del Big Bang. ALMA estudiará los componentes básicos de las estrellas, los sistemas planetarios de otras estrellas, galaxias y los orígenes de la vida, buscando responder las profundas interrogantes de nuestros orígenes cósmicos.

Estos radiotelescopios operarán en longitudes de onda entre 0,3 y 9,6 milímetros, donde la atmósfera de la Tierra es muy transparente, especialmente en un sitio a gran altura y de ambiente seco como Chajnantor. Esto permitirá entregar a los astrónomos una sensibilidad y resolución sin precedentes. El conjunto, que en su primera etapa contempla hasta 66 antenas de 12 metros y 7 metros de diámetro de ALMA tendrá líneas de base reconfigurables, que irán desde 150 metros hasta 18 kilómetros. La resolución será tan fina que alcanzará 0.005" en sus más altas frecuencias, 10 veces mejor que el Telescopio Espacial Hubble.

Este instrumento astronómico está destinado a producir imágenes y espectroscopía en el rango milimétrico y sub-milimétrico, ofreciendo a los científicos la capacidad de cubrir un rango de radiofrecuencias que complementa el ofrecido por otros instrumentos de investigación de nuestra era, el VLT, el HST, los telescopios Gemini, Keck, y los que se construirán en el futuro, como el EVLA (Expanded Very Large Array), el E-ELT (European Extremely Large Telescope), el GSMT (Giant Segmented Mirror Telescope), el TMT (Therty meter Telescope) y el JWST (James Webb Space Telescope).

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) o Gran Conjunto de Radiotelescopios de Atacama, es una instalación astronómica internacional, administrada por un consorcio donde participan Europa, Estados Unidos de América, Canadá, Taiwán y Japón, en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado en Europa por ESO, en América del Norte por la fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos (NSF) en cooperación con Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC), el Consejo Nacional de Ciencias (NSC) de Taiwán; y por el Instituto Nacional de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán. La construcción y operaciones de ALMA en Europa están lideradas por ESO; en América del Norte por el National Radio Astronomy Observatory (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI); y en Asia Oriental por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). El Joint ALMA Observatory (JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operación de ALMA.

FOLLETO ALMA (Desbloquear imágenes para ver)

ALMA II

VOLANDO SOBRE EL OSF DE ALMA
 
Esta espectacular vista aérea muestra el Centro de Apoyo a las Operaciones ALMA (OSF por sus siglas en inglés), ubicado a 2900 metros sobre el nivel del mar en las colinas a los pies de los Andes chilenos, cerca de San Pedro de Atacama.

(10 Octubre, 2011 ESO) ALMA, el Gran Conjunto Milimétrico/submilimnétrico de Atacama, está actualmente en construcción en el Llano de Chajnantor a 5 000 metros de altura. Se requiere de un lugar tan alto para que el conjunto de antenas de ALMA observe el Universo en radiación milimétrica y submilimétrica, pero la falta de oxígeno hace que el Lugar de Operaciones de ALMA (AOS por sus siglas en inglés) sea muy inhóspito para las personas que trabajen en él. Por esta razón, la mayor parte posible del trabajo científico y técnico se realiza en el OSF, que está a 2 100 metros menos de altura, desde donde las antenas del sitio de observación son controladas remotamente.

En esta fotografía, vemos que desde la parte inferior izquierda hacia el centro a la derecha, se distinguen claramente las instalaciones de montaje norteamericanas, las japonesas y las europeas. En estas areas, las antenas son montadas y probadas por los socios y sus contratistas antes de ser entregadas al Observatorio Conjunto ALMA. En este punto, las antenas son movidas hacia el area cercana al edificio principal de OSF, que se ve en el centro de la fotografía. Aquí, son sometidas a más pruebas antes de ser transportadas al AOS a través de un camino de 28 kilómetros, que sale hacia la derecha en esta fotografía. El campamento, que ofrece acomodtaciones para el personal que trabaja en el lugar, se ve a la izquierda. Al fondo, la silueta de los altos volcanes de los Andes tapados de nieve se ve contra el vivo cielo azul. La forma cónica distintiva del volcán Licancabur es claramente reconocible.

El proyecto ALMA es una sociedad de Europa, Estados Unidos de América y Japón en cooperación con la República de Chile. ESO es el socio europeo en ALMA.

NOTICIAS:

ALMA REVELA SISTEMA PLANETARIO DE FOMALHAUT (13 Abril 2012)

TRANSPORTAN PRIMER RADIOTELESCOPIO DE ALMA A CHAJNANTOR (23 Sept. 2009)

CONECTADOS LOS PRIMEROS RADIOTELESCOPIOS DE ALMA (6 Mayo, 2009)

RADIOTELESCOPIO APEX (30 Enero, 2009)

MÁS SOBRE ALMA

MÁS NOTICIAS.

OBSERVATORIO ALMA ENTREGA PRIMERA IMAGEN
 
Los institutos astronómicos detrás del Observatorio ALMA, han entregado una dramática imagen de las galaxias interactuantes Antennae, obtenida en luz de microondas hace algunos meses por los radiotelescopios ubicados en el Llano de Chajnantor, en la comuna de San Pedro de Aatacama, en Chile.

(4 Octubre, 2011 - Actualizado - ESO/CA) El observatorio astronómico terrestre más moderno del mundo, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), abrió oficialmente sus puertas a los astrónomos. La primera imagen revelada por este telescopio fue realizada con datos tomados unos meses atrás para verificación científica, ofrece una vista del Universo imposible de obtener con los telescopios que observan luz visible e infrarroja. Miles de científicos de todo el mundo han competido para estar entre los primeros investigadores que podrán explorar algunos de los más oscuros, fríos y ocultos secretos del cosmos con esta nueva herramienta astronómica que aún se encuentra en construcción.

Imagen izquierda: Los radiotelescopios de ALMA, captaron esta imagen en luz milimétrica de las galaxias interactuantes Antennae (NGC 4038-39) en Corvus, un dúo de galaxias distorsionadas por su colisión, y ubicadas a unos 70 millones de años-luz de distancia, en la constelación de Corvus. Los colores de la imagen han sido asignados artificialmente, ya que no podemos ver lo mismo que los radiotelescopios de ALMA: los colores rojos corresponden a las ondas milimétricas más largas y los azules a las submilimétricas más cortas.

Imagen derecha: Las galaxias interactuantes Antennae en Corvus vistas en luz visible. Foto: NASA.

Alrededor de un tercio de las 66 antenas de radio previstas de ALMA –por ahora ubicadas a solo 125 metros de distancia entre sí, aunque su separación máxima puede alcanzar los 16 kilómetros– conforman el creciente conjunto instalado actualmente a 5 000 metros de altura en el llano de Chajnantor, en el norte de Chile. Pese a estar aún en construcción, ALMA ya es el mejor telescopio de su clase, como lo demuestra la extraordinaria cantidad de astrónomos que solicitó tiempo de observación con ALMA.

"Incluso en esta fase tan temprana, ALMA ya supera a todos los conjuntos submilimétricos que existen. Alcanzar este hito es un homenaje al notable esfuerzo de muchos científicos e ingenieros de regiones de todo el mundo asociadas con ALMA, quienes hicieron esto posible", dijo Tim de Zeeuw, Director General de ESO, el socio europeo en ALMA.

OBSERVATORIO ALMA ABRE SUS OJOS

Video: Documental sobre el ALMA (Para ver, permitir contenidos bloqueados). Crédito: ESO.

OBSERVANDO LO QUE NO VEMOS

ALMA observa la luz del Universo en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas, aproximadamente mil veces más largas que las longitudes de onda de luz visible. La observación de estas longitudes de onda largas permite a los astrónomos estudiar objetos muy fríos en el espacio, como las densas nubes de polvo cósmico y gas donde se forman estrellas y planetas, así como objetos muy distantes en el Universo primitivo.

ALMA es completamente diferente de los telescopios ópticos e infrarrojos. Es un conjunto de antenas interconectadas que funcionan como un solo telescopio gigante, capaz de detectar luz milimétrica. Por lo tanto, las imágenes que capta son bastante distintas a las que conocemos del cosmos y los colores que vemos son asignados artificialmente para que podamos apreciarla.

El equipo de ALMA ha trabajado intensamente en los últimos meses probando los sistemas del observatorio, preparándose para la primera ronda de observaciones científicas conocida como Ciencia Inicial. Uno de los resultados de estas pruebas es la primera imagen publicada por ALMA, si bien falta mucho para que el telescopio alcance todo su potencial.[1].

Las galaxias de las Antenas son un dúo de galaxias en colisión con formas extraordinariamente distorsionadas. Mientras la observación en luz visible permite ver las estrellas de las galaxias, ALMA revela objetos invisibles en esa longitud de onda, como las densas nubes de gas frío donde se forman las estrellas [2]. Esta es la mejor imagen que se haya obtenido de las galaxias de las Antenas en ondas milimétricas y submilimétricas.

La mayoría de las observaciones utilizadas para crear esta imagen de las galaxias de las Antenas se obtuvieron utilizando solo 12 antenas interconectadas, muchas menos de las que se usarán para las primeras observaciones científicas, y con separaciones mucho menores entre sí. Ambos factores indican que la nueva imagen no es más que un atisbo de lo que está por venir. A medida que el observatorio crezca y se vayan incorporando nuevas antenas, aumentará exponencialmente la precisión, eficiencia y calidad de sus observaciones. Aún así, esta es la mejor imagen que se haya obtenido de las galaxias de las Antenas en ondas milimétricas y submilimétricas, lo que abre una nueva ventana al Universo submilimétrico.

Las observaciones de ALMA muestran algo que no puede ser detectado a longitudes de onda en luz visible o infrarroja: las densas nubes de polvo cósmico y gas donde se forman estrellas. Las observaciones de ALMA fueron realizadas en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas específicas (las bandas 3 y 7 de ALMA), ajustadas para detectar moléculas de monóxido de carbono en las nubes de hidrógeno donde se forman las estrellas, las que son invisibles en otras longitudes de onda.

Imagen arriba: En esta impresionante imagen de las Antennae se han combinado las imágenes de los radiotelescopios de ALMA, con la del Telesciopio Espacial Hubble. Ver abajo las asignaciones de colores. A las del Hubble, tomadas en visible e infrarrojo se le asignaron celeste brillante y a las submilimétricas y milimétricas de ALMA verdes, amarillos, naranjas, rojo y morado. Foto: ALMA - HST.

Futuras observaciones

ALMA pudo aceptar solo un centenar de proyectos para los primeros nueve meses de Ciencia Inicial. Sin embargo, más de 900 propuestas fueron presentadas por astrónomos de todo el mundo en los últimos meses. Tener nueve veces más propuestas de las que se otorgan es un récord para un telescopio. Los proyectos ganadores fueron seleccionados en base al mérito científico, la diversidad regional, y su relevancia para el logro de las grandes metas científicas de ALMA.

"Estamos viviendo un momento histórico para la ciencia, en especial para la astronomía, y tal vez también para la humanidad ya que comenzamos a usar el mayor observatorio en construcción hasta la fecha”, dijo Thijs de Graauw, Director de ALMA.

Uno de los proyectos elegidos para la Ciencia Inicial es el de David Wilner del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics de Cambridge (Massachusetts). Wilner explica: “Mi equipo busca los componentes básicos de los sistemas solares, y ALMA es la mejor herramienta que existe para detectarlos”.

El objetivo elegido por el equipo es AU Microscopii, una estrella que se encuentra a 33 años-luz de distancia y tiene apenas un 1% de la edad de nuestro Sol. “Usaremos ALMA para captar imágenes del anillo donde nacen los planetesimales, el que, según creemos, orbita alrededor de esta joven estrella. Sólo con ALMA, sin embargo, podemos tener la esperanza de descubrir agrupaciones en estos cinturones de polvo y asteroides, que podrían constituir la materia prima de planetas aún no descubiertos”, agrega. Wilner y su equipo compartirán los datos obtenidos con un equipo europeo que también solicitó a ALMA realizar observaciones de esta estrella con anillo de polvo.

Cualquier búsqueda de planetas habitables alrededor de otras estrellas normalmente comienza con la búsqueda de agua en esos distantes sistemas solares. También se cree que los discos de residuos, esas aglomeraciones de polvo, gas y roca que gravitan alrededor de las estrellas, contienen intrincados trozos de hielo con agua congelada en su interior, gas y quizá incluso moléculas orgánicas, todos elementos de la astroquímica de la vida.

Simón Casassus, de la Universidad de Chile, y su equipo usarán ALMA para observar el disco de gas y polvo que rodea HD142527, una joven estrella que se encuentra a 400 años-luz de distancia. “El disco de polvo alrededor de esta estrella tiene un espacio vacío muy grande, que podría haber sido causado por la formación de planetas gigantes”, explica Casassus. “Fuera del espacio vacío, el disco contiene gas suficiente para producir una docena de planetas del tamaño de Júpiter. Si existe material gaseoso disponible, dentro de dicho espacio podría estar formándose un joven planeta gigante gaseoso”. Sus observaciones con ALMA permitirán medir la masa y las características físicas del gas presente dentro del espacio vacío. “Así, ALMA nos da la oportunidad de observar la formación de un planeta, o sus rastros más recientes”, indica Casassus.

Aún más lejos, a 26.000 años-luz de nosotros, en el centro de nuestra galaxia, se encuentra Sagittarius A*, un agujero negro supermasivo que tiene cuatro millones de veces la masa de nuestro Sol. El gas y el polvo presentes entre nosotros y el agujero negro impiden observarlo con telescopios ópticos. ALMA, en cambio, es capaz de penetrar la oscuridad galáctica y proporcionarnos una impresionante vista de Sgr A*.

Heino Falcke, astrónomo de la Radboud University Nijmegen de Holanda, afirma: “ALMA nos permitirá observar las llamaradas de luz alrededor de este agujero negro supermasivo y tener imágenes de las nubes de gas atrapadas por su inmensa fuerza. Así podremos estudiar los desordenados hábitos alimentarios de ese monstruo. Creemos que parte del gas puede estar escapando de sus garras, a una velocidad cercana a la de la luz”.

Como las líneas negras de los cuadernos de los niños, el polvo cósmico y el gas frío definen las estructuras internas de las galaxias, aunque no podamos verlas claramente. En los límites de nuestro Universo visible se encuentran las misteriosas galaxias de formación estelar, verdaderas islas brillantes en un cosmos que de otra manera estaría sumido en la calma y la oscuridad. Aquí ALMA buscará rastros de gas frío, a distancias tan lejanas que se remontan a unos pocos millones de años después del Big Bang, durante la era que los astrónomos llaman “amanecer cósmico”.

Masami Ouchi, de la Universidad de Tokio (Japón), usará ALMA para observar Himiko, una galaxia muy distante que cada año genera estrellas equivalentes unos 100 Soles y que está rodeada por una nebulosa gigante y brillante. “Los demás telescopios no nos muestran por qué Himiko es tan brillante y cómo se ha desarrollado para convertirse en una enorme nebulosa caliente, cuando todo lo que la rodea está tranquilo y oscuro”, comenta Ouchi. “ALMA puede mostrarnos el gas frío presente en las profundidades de la nebulosa con formación estelar Himiko, monitoreando los movimientos y la actividad en su interior, los que finalmente nos permitirá ver cómo se formaron las galaxias masivas durante el amanecer cósmico”.

Durante las observaciones de Ciencia Inicial, la construcción de ALMA seguirá adelante en los Andes chilenos, en las alturas del llano de Chajnantor, situado en el inhóspito desierto de Atacama. Cada nueva antena, diseñada para resistir las duras condiciones climáticas, se incorporará al conjunto y se conectará a las demás mediante cables de fibra óptica. Los datos obtenidos por estas antenas, distantes entre sí, son combinados por el supercomputador más rápido del mundo, un correlacionador fabricado especialmente para ALMA, capaz de realizar 17 mil billones de operaciones por segundo [3].

En 2013, ALMA será un conjunto de 66 antenas de radio ultra precisas que trabajará al unísono en una extensión de 16 kilómetros, construido por los socios multinacionales de ALMA en Norteamérica, Asia del Este y Europa.

Imagen: Encuentre a las Antennae, en Corvus, al Sur de Virgo. No es fácil, ya que se ven con magnitud aparente 11, muy débiles.

Datos:
Right ascension: 12h 01m 53.0s / 12h 01m 53.6s

Declination: -18° 52' 10? / -18° 53' 11?[2]

Redshift: 1,642 ± 12 / 1641 ± 9 km/s[2]

Distancia: Aprox 65 Mly

Tipo: SB(s)m pec / SA(s)m pec[2]

Dimensión aparente: 5'.2 × 3'.1 / 3'.1 × 1'.6

Magnitud aparente (V): 11.2 / 11.1[2]

Hace 1,2 mil millones de años las Antennae eran dos galaxias separadas. Antes que las galaxias chocaran NGC 4038 era una galaxia espiral barrada y NGC 4039 una galaxia espiral, siendo NGC 4039 mayor que NGC 4038. Hace unos 900 millones de años, las Antennae comenzaron a acercarse. 600 millones de años más tarde sus estrellas comenzaron a ser dispersadas dándole su apariencia actual.

Se calcula que en unos 400 millones de años los núcleos de las Antennae se fundirán en uno, formando una galaxia elíptica.

Las masivas concentraciones de gas no solo se encuentran en el corazón de cada galaxia, sino también en la caótica región donde están colisionando. Aquí, la cantidad total de gas el miles de millones de veces la masa de nuestro Sol, una rica reserva de material para futuras generaciones de estrellas. Observaciones como las del ALMA serán vitales para ayudarnos a entender de qué manera las galaxias en colisión pueden gatillar el nacimiento de nuevas estrellas. Este es sólo un ejemplo de cómo ALMA revela partes del Universo que no pueden ser detectadas por los telescopios ópticos e infrarrojos.

Notas
[1] La calidad de las imágenes de un telescopio interferométrico como ALMA depende tanto de las separaciones como del número de las antenas. A mayor separación, más nítidas son las imágenes que se pueden obtener y mientras más antenas estén trabajando juntas, más detallada es la imagen producida. Más información acerca de ALMA y la interferometría está disponible en: http://www.eso.org/public/teles-instr/alma/interferometry.html

[2] Las observaciones fueron realizadas específicamente en longitudes de onda milimétricas y submilimétricas, ajustadas para detectar moléculas de monóxido de carbono en las nubes de hidrógeno donde se forman las estrellas, las que de otra manera sería invisibles.

[3] 1.7x10¹⁶ de operaciones por segundo.

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