Nuevos receptores instalados en el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) han establecido un nuevo récord para las longitudes de onda más largas visibles con la matriz de radio.

Los científicos lograron la primera luz con el receptor de Banda 1 el 14 de agosto de 2021, con observaciones exitosas del borde de la Luna, seguidas de las primeras observaciones de prueba de interferometría exitosas utilizando dos receptores de Banda 1 el 17 de agosto, y la adquisición del primer espectro de radio en 27 de agosto. Durante las pruebas, los científicos observaron y recibieron con éxito señales de múltiples objetos celestes, incluidos los planetas del Sistema Solar Venus y Marte, Orion KL, un cúmulo de estrellas dentro de una nube molecular, VY Canis Majoris, una estrella roja hipergigante pulsante variable y quásar 3C 279.

ALMA observa el Universo en una amplia gama de longitudes de onda de radio dentro del rango milimétrico y submilimétrico del espectro electromagnético con la ayuda de receptores especializados. Las 66 antenas de ALMA estaban previamente equipadas con ocho receptores diferentes, que operaban en longitudes de onda de 3,6 mm (banda 3 de ALMA) a 0,3 mm (banda 10 de ALMA). Estos nuevos receptores de Banda 1 son sensibles a ondas de radio de entre 6 y 8,5 mm de longitud, lo que amplía la capacidad de las antenas para “ver” más longitudes de onda de luz de fuentes cósmicas distantes.

“Esta nueva banda ayudará a los científicos a comprender mejor cómo los discos de polvo que vemos alrededor de muchas estrellas jóvenes se convierten en planetas. También nos dará imágenes mucho más detalladas de plasma caliente en cúmulos de galaxias y alrededor de cuásares, y nos ayudará a detectar galaxias distantes oscurecidas por el polvo que aún son desconocidas”, dijo en un comunicado Brian Mason, científico de planta de NRAO.

“La ubicación de ALMA en el hemisferio sur, combinada con su gran cantidad de antenas y estos nuevos receptores, permitirá vistas de longitud de onda centimétrica sin precedentes de objetos celestes en nuestra propia galaxia y más allá”.

La sensibilidad de la longitud de onda de un receptor de radioastronomía es tan buena como los componentes de los que está hecho. Dos de los componentes más críticos de la Banda 1, los amplificadores de bajo ruido (LNA) y los osciladores locales (LO), se construyeron en el Laboratorio de Desarrollo Central (CDL) de la NRAO. “Los LNA juegan un papel clave en maximizar la sensibilidad de los receptores en ALMA y cualquier otro receptor de radioastronomía y los LO permiten que se sintonice”, dijo Bert Hawkins, Director de CDL. “El diseño y la producción de estos dos subsistemas críticos requieren conocimientos y habilidades altamente especializados. Ahí es donde entra en juego la CDL “.

Los amplificadores de bajo ruido son el componente activo más cercano a la antena en un receptor de radioastronomía y, como resultado, desempeñan un papel fundamental en su funcionamiento. “La función de los amplificadores de bajo ruido es establecer el rendimiento de ruido del receptor en general, por lo que es una pieza importante del sistema”, dijo Hawkins.

“Para hacer esto, tiene que agregar muy poco ruido al sistema, tener una alta ganancia y tener un rango dinámico adecuado en las longitudes de onda que se observan, y hacer esto es una especialidad de nuestro equipo de LNA en CDL”.

Los osciladores locales producen señales que, cuando se combinan con señales amplificadas del espacio, convierten las señales a frecuencias más bajas. “La mejor manera de entender un oscilador local es que nos permite tomar señales del espacio, que están incrustadas con información científicamente útil pero que están en frecuencias demasiado altas para procesarlas más, y convertirlas a frecuencias en las que podemos filtrar, digitalizar, y procesar para formar una imagen sin corromper la información científica útil que contiene “, dijo Hawkins.

El desarrollo de la Banda 1 fue dirigido por el Instituto Académico Sínica de Astronomía y Astrofísica de Taiwán (ASIAA), con el apoyo de un equipo internacional compuesto por NRAO, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), el Instituto Herzberg de Astrofísica en Canadá, el National El Instituto de Ciencia y Tecnología Chung-Shan (NCSIST) en Taiwán y la Universidad de Chile. La Universidad de Chile ayudó a desarrollar y producir elementos ópticos para los receptores de Banda 1, incluidos lentes y antenas de bocina.

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