Radiotelescopio y análisis espectral
RADIOTELESCOPIO
Un radiotelescopio capta ondas de radio emitidas por fuentes de radio, generalmente a través de una gran antena parabólica (plato), o un conjunto de ellas, a diferencia de un telescopio ordinario, que capta imágenes en luz visible.
El primer radiotelescopio fue la antena de 9 metros creada por GROTE REBER en 1937 que fue construida en el patio de su
casa. A principios de los años 1950 el INTERFERÓMETRO CAMBRIDGE realizó un análisis del cielo que dio lugar a los famosos mapas 2C y 3C de fuentes de radio. A fines de los años ’50 el radiotelescopio de una sola antena más grande del mundo, era el telescopio de 76 metros en el OBSERVATORIO JODRELL BANK, en la Universidad de Manchester, puesto en funcionamiento a finales de 1957. Este fue el último de muchos radiotelescopios construidos a mediados del siglo XX y ha sido superado por telescopios más modernos.
EL GRAN TELESCOPIO MILIMÉTRICO (GTM) (INGLÉS: LARGE MILLIMETER TELESCOPE, O LMT) es el radiotelescopio más grande del mundo en su rango de frecuencia, y fue construido para observar ondas de radio en la longitud de onda de 1 a 4 milímetros. El diseño contempla una antena de 80 metros de diámetro y un área de recolección de 2000 m². Está localizado en lo alto del volcán Sierra Negra (aproximadamente a 4,600 metros sobre el nivel del mar), que se encuentra junto al Pico de Orizaba, el pico más alto de México ubicado entre los estados de Puebla y Veracruz. El GTM es un proyecto binacional mexicano (80 %) – estadounidense (20 %) del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y la Universidad de Massachusetts en Amherst.
El radiotelescopio individual más grande del mundo es el RATAN-600 (Rusia) consistente en 895 reflectores rectangulares dispuestos en un círculo de 576 metros de diámetro. El radiotelescopio más grande de Europa es la antena de 100 metros de diámetro situada en EFFELSBERG, ALEMANIA, que además fue el telescopio totalmente móvil más grande durante 30 años, hasta que se inauguró el GREEN BANK TELESCOPE en el 2000.
El radiotelescopio más grande de los EEUU hasta 1998 era el BIG EAR de la Universidad Estatal de Ohio. El tamaño típico de una antena de radiotelescopio es de 25 metros. Hay docenas de radiotelescopios de dimensiones similares funcionando en radio observatorios de todo el mundo.
El radiotelescopio más conocido (a pesar de que no es móvil) probablemente sea el radiotelescopio de ARECIBO, situado en Arecibo, Puerto Rico.
El VERY LARGE ARRAY. Como muchos otros telescopios, es un array interferométrico formado por muchos telescopios más pequeños.
Otro radiotelescopio muy conocido es el VERY LARGE ARRAY (VLA), en Socorro, Nuevo México. Éste telescopio es un array interferométrico compuesto por 27 antenas.
El mayor conjunto de radiotelescopios existente en el 2007 es el GMRT.
Radiotelescopios en línea
Otro conjunto aún más grande, el LOW FREQUENCY ARRAY (LOFAR), está en construcción en Europa occidental (Holanda y Alemania), formado por 25,000 pequeñas antenas distribuidas en un área de varios cientos de kilómetros de diámetro.
La parte de la astronomía dedicada a las observaciones a través de radiotelescopios se denomina RADIOASTRONOMÍA.
Muchos objetos celestes, como los pulsars o galaxias activas (como los quasars) emiten radiaciones de radiofrecuencia y son por ello más “visibles”, o incluso sólo visibles en la región de radio del espectro electromagnético. Examinando la frecuencia, potencia y tiempos de las emisiones de radio de estos objetos, los astrónomos son capaces de ampliar nuestra comprensión del Universo.
Los radiotelescopios también se utilizan ocasionalmente en proyectos como SETI ( para detectar vida extraterrestre) y en el seguimiento de vuelos espaciales no tripulados.
ANÁLISIS ESPECTRAL
La espectroscopia es una técnica analítica experimental, muy usada en física o química, que se basa en detectar la absorción o emisión de radiación electro-magnética de ciertas energías. De esta forma, se pueden hacer análisis cuantitativos o cualitativos de una enorme variedad de sustancias. Los análisis espectrales consisten específicamente en el estudio de una luz previamente descompuesta en radiaciones monocromáticas mediante un prisma o una red de difracción.
Por otra parte las orbitales del átomo de un elemento químico son tan características del mismo como las huellas digitales de un individuo, y siempre diferentes de las de cualquier otro elemento. Es así como los físicos han podido catalogar el conjunto de las radiaciones luminosas que emite cada uno de los elementos cuando se halla en estado de incandescencia.
La luz que recibimos de una estrella, por ejemplo, consiste en una mezcla de radiaciones, algunas de las cuales provienen de átomos de hidrógeno, de helio, de hierro, etc. Si a esa luz se la hace pasar por una rendija para obtener un haz largo y estrecho, y si este atraviesa un prisma, las distintas radiaciones quedarán clasificadas, ya que el prisma desvía hacia un extremo las de longitud de onda más larga (correspondientes a la luz roja) y hacia el otro las de longitud de onda más corta (luz violeta); entre ambos extremos se ordenarán las ondas de longitud intermedia: anaranjado, amarillo, verde, azul y añil. En suma, así se obtiene un espectro continuo cuyo aspecto es el de una estrecha franja transversal de arco iris.
Entre la emisión de ese espectro por los átomos excitados por el calor de la estrella y su recepción en la Tierra interviene otro fenómeno que es el que permite el análisis espectral. Cada vez que una radiación emitida encuentra, durante su propagación en la misma atmósfera de la estrella, un vapor que contiene átomos del mismo elemento y es absorbida por uno de estos, por consiguiente, en el espectro de aquella estrella que se obtendrá en la Tierra cada uno de los puestos correspondientes a las longitudes de onda interceptadas quedará falto de luz y en él aparecerá una raya oscura. Así, en lugar del espectro de emisión se obtendrá un espectro de absorción que contendrá en forma de rayas las huellas de todos los elementos químicos existentes en el astro.
Aplicaciones
En el espectro de las estrellas siempre existe una zona de radiaciones más intensas que las demás. Esa preponderancia es independiente de la composición química del astro y resulta de la temperatura superficial de este. Sabemos por experiencia que si a un metal se lo calienta progresivamente empieza por tener una incandescencia de color rojo oscuro que va volviéndose cada vez más claro y acaba por dar una luz blanca. Así, las estrellas rojas son menos calientes que las anaranjadas, y estas de las amarillas y así en más. Partiendo de los espectros, los astrónomos han podido averiguar la temperatura superficial de las estrellas y clasificarlas en grupos.
Por otra parte, al comparar las rayas del espectro de una estrella con las de una luz terrestre, se observa que en el espectro estelar las rayas se hallan corridas ligeramente hacia el extremo rojo del espectro o hacia el violeta. Ese fenómeno, debido al efecto Doppler-Fizeau, permite calcular la velocidad radial con la que la estrella se aleja o se acerca a la Tierra. En particular, ha permitido descubrir que todas las galaxias se alejan unas de otras, lo cual constituiría una prueba de la expansión del Universo.
Finalmente, gracias al análisis espectral es que, por ejemplo, se descubrió el helio en 1868, tras identificar las rayas obtenidas en un espectro luego de un eclipse solar. Desde entonces, el análisis espectral de los cuerpos celestes ha revelado que todos se componen de los elementos que conocemos en la Tierra y que figuran en la tabla periódica de Mendeleiev.