Radioastronomía

UN DESCUBRIMIENTO ACCIDENTAL

El ingeniero estadounidense Karl G. Jansky, detectó accidentalmente mientras trabajaba en Bell Laboratories, en 1932, ruidos provenientes de la región cercana al centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, durante un experimento para localizar fuentes lejanas de interferencia de radio terrestres. La distribución de esta radioemisión galáctica fue cartografiada por el ingeniero Grote Reber, utilizando una paraboloide de 9,5 m que construyó en su patio de Illinois. En 1943 Reber también descubrió la largamente codiciada radioemisión del Sol. La radioemisión solar había sido detectada pocos años antes, cuando fuertes estallidos solares produjeron interferencias en los sistemas de radar británicos, estadounidenses y alemanes, diseñados para detectar aviones.

Como resultado de los grandes progresos realizados durante la II Guerra Mundial en antenas de radios y receptores sensibles, la radioastronomía floreció en la década de 1950. Los científicos adaptaron las técnicas de radar de tiempo de guerra para construir diversos radiotelescopios en Australia, Gran Bretaña, Países Bajos, Estados Unidos y la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas, y muy pronto se despertó el interés de los astrónomos profesionales.

Fuentes de radioemisión discretas fueron catalogadas en número creciente y, desde la década de los años cincuenta, fueron identificadas muchas radiofuentes como distantes galaxias visibles. En 1963, la continua investigación de radiofuentes muy pequeñas llevó al descubrimiento de radiofuentes casi estelares llamadas quásares,siendo su magnitud sin precedentes que, debido a que presentaban desplazamientos hacia el rojo, parecían encontrarse a distancias enormes de la Tierra. Poco después, en 1965, los radioastrónomos estadounidenses: Arno Penzias y Robert W.Wilson anunciaron el descubrimiento de la radiación de fondo de microondas cósmica de 3 K(-270°C), que tiene muchas implicaciones para las teorías del origen del Universo y su evolución. En 1968 se descubrió un tipo nuevo de radiofuente, el pulsar, identificado rápidamente como el polo de una estrella de neutrones que gira a gran velocidad.

Durante muchos años, los astrónomos se concentraron en el estudio de longitudes de onda relativamente largas, cercanas a 1 m, para las que era fácil construir grandes estructuras de antenas y receptores sensibles.

Al desarrollarse las técnicas para construir estructuras mas grandes y mas precisas, y perfeccionarse los equipos de recepción de onda corta, las bandas de longitud de onda de hasta 1 mm cobraron especial importancia.

VENTANAS AL UNIVERSO

Los cuerpos celestes emiten radiaciones en todas las regiones del espectro electromagnético, aunque con muy distinta intensidad. Además, no toda la radiación puede llegar hasta la superficie terrestre porque la atmósfera la absorbe.

La primer ventana se conoce como "ventana óptica" y es la utilizada por la astronomía óptica.

La otra ventana, "ventana de radio" es la utilizada por la radioastronomía.

Como vemos las ondas de radio, al igual que la luz visible, pueden penetrar nuestra atmósfera y llegar a la superficie de la tierra.

Tanto el astrónomo óptico como el radioastrónomo extraen información de la radiación electromagnética que detectan. Recordemos que tanto la luz como las ondas de radio son radiación electromagnética y solo difieren en su longitud de onda.

Para captar estos datos, los astrónomos deben diseñar nuevos tipos de telescopios que puedan captar la radiación de distintas longitudes de ondas, El radiotelescopio, de quien nos ocuparemos, trabaja sólo con longitudes de ondas de radio.

MUCHO MAS DE LO QUE NUESTROS OJOS PUEDEN VER

En el campo de la radioastronomía se pueden realizar interesantes observaciones:

GAS Y POLVO INTERESTELAR

Podríamos creer que el espacio exterior esta poblado solo por estrellas, pues en la noche solo se ve negrura entre esos diminutos puntos brillantes. Esa oscuridad sólo corrobora los límites de nuestra visión.

En realidad el espacio entre las estrellas no está vacío, sino que tiene una mezcla muy diluida de polvo y gas. Ese gas produce emisiones de ondas de radio.

Con este hallazgo, la radioastronomía, reafirma el hecho que en el espacio no existe el vacío absoluto.

De modo que las radioemisiones celestes provienen principalmente del medio interestelar, pero como veremos mas adelante, hay mucho mas.

Este gas suele unirse formando nubes, miles de millones de veces mayores que la tierra.

El polvo interestelar, no es muy diferente del polvo doméstico que se acumula en los muebles.

Estas partículas de polvo que están mezcladas con el gas impiden que la luz de las estrellas distantes lleguen a nosotros. Aquí está la ventaja de la radioastronomía sobre el método óptico.

Las ondas de radio producidas por el gas, penetran sin dificultad a través de esas gruesas nubes de polvo interestelar.

RADIOESTRELLAS

Los restos de supernovas son nubes de fragmentos de estrella que han explotado. Los electrones relativistas producidos en la explosión de una supernova son capturados por el campo magnético que rodea el lugar de la explosión. Cuando estos electrones giran en espiral alrededor de las líneas del campo magnético, continúan irradiando durante miles de años. En algunos casos, la estrella misma continúa siendo fuente de radioemisión y se la denomina radio estrella. Otra clase importante de radio estrella comprende los sistemas de estrella dobles (binarias) que emiten ondas de radio cuando su masa se transfiere de un elemento a otro.

HIDROGENO

Una de las ventajas mas importantes del radiotelescopio, es que nos puede mostrar donde están situadas nubes de hidrógeno frío. Debido a que el 90% de los átomos del Universo son de hidrógeno esta es una información fundamental.

Este elemento surgió muy temprano en la vida del Universo y a partir de él se ha formado toda la materia conocida (incluyendo al hombre).

Es el combustible para la producción de energía que hace brillar a las estrellas y para la gestación de otras.
Además de emitir únicamente en radio, el estudio del gas de Hidrógeno tiene grandes ventajas. Es posible detectar su emisión en lugares oscurecidos y muy distantes en nuestra galaxia, y lo que es mas importante aún, permite medir las velocidades del gas y así estudiar los movimientos en las galaxias.

Las grandes nubes de hidrógeno frío son completamente invisibles para los telescopios normales, debido a que no producen ninguna luz por si mismas y reflejan muy poco como para detectarse mediante fotografías.

Sin embargo el hidrógeno frío emite una radioseñal en la longitud de onda específica de 21 cm. Sólo detectables mediante el radiotelescopio.

MATERIA OSCURA

Gracias a las grandes extensiones del gas de Hidrógeno, se puede observar el movimiento del mismo a grandes distancias del centro de una galaxia. Sucede que en general el gas (ubicado bastante mas allá de los bordes estelares), se mueve mucho mas rápido que lo esperado según los cálculos de la cantidad de materia que se conoce y puede detectarse; es decir no hay suficiente masa que explique los efectos gravitacionales sobre el gas, por lo que habría mucha mas materia dentro de una galaxia que la detectada.

Surgió así una de las mayores incógnitas conocidas y aún no develadas: la posible existencia de “materia oscura”.