RADIOTELESCOPIO COMO INSTRUMENTO ELECTRONICO EN LA INVESTIGACION DE RADIOASTRONOMIA

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
RADIOTELESCOPIO COMO INSTRUMENTO ELECTRONICO EN LA INVESTIGACION DE
LA RADIOASTRONOMIA
RADIOTELESCOPE AS ELECTRONIC INSTRUMENT IN THE RESEARCH OF RADIOASTRONOMY
Edwin Alfaro, Andy Gutierrez
Universidad Nacional de Trujillo, Trujillo, Perú.
Escuela Profesional de Física, Universidad Nacional de Trujillo. Av. Juan Pablo II s/n – Ciudad
Universitaria, Trujillo, Perú.
CORREO: ealfaror@unitru.edu.pe / ahgutierrezv@unitru.edu.pe
I.-INTRODUCCION
En el estudio de la astronomia desde sus inicios los
hombres de ciencia usaron los conocidos
telescopios, los cuales mediantes lentes opticos
permiten la observacion de astros relativamente
cerca, tales como los planetas del sistema solar y
sus respectivos satelites. Para un estudio mas
avanzado y de mayor precision en la observacion de
estos astros y eventos tales como las super novas,
agujeros negros, formacion de una estrella y mas
estan los radiotelescopio los cuales mediantes
ondas de radio que son prosesadas en grandes
observatorios captan imágenes de estos eventos
fisicos.
FIGURA 1: Radiotelescopio Astronomico.
II.-EL RADIOTELESCOPIO
Los radiotelescopios suelen utilizar grandes antenas parabólicas (discos) o un conjunto de
paraboloides para capturar las ondas de radio emitidas por fuentes de energía inalámbricas, a
diferencia de los telescopios ordinarios, que capturan imágenes bajo luz visible. El primer
radiotelescopio fue una antena de 9 metros construida por Grote Reber en 1937, que fue
construida en su patio trasero. A principios de la década de 1950, los interferómetros de
Cambridge analizaron el cielo y obtuvieron los famosos diagramas de potencia inalámbricos 2C
y 3C. A fines de la década de 1950, el radiotelescopio de antena única más grande del mundo
era el telescopio de 76 metros (cita requerida) del Observatorio Jodrell de la Universidad de
Manchester, que se puso en uso a fines de 1957. Este es el último de muchos radiotelescopios
construidos a mediados del siglo XX y ha sido reemplazado por telescopios y conjuntos de
telescopios más modernos.
2 de enero del 2021
1
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FIFURA 2: Primer radiotelescopio de Reber FUENTE:
https://www.astromia.com/fotohistoria/telescopioreber.ht
m.
III.- RADIOTELESCOPIO MAS IMPORTANTES
RADIOTELESCOPIO ATACAMA LARGE MILIMETER ARRAY (ALMA):
•64 antenas de 12 m
•5000 m de altura en Chile
•Hasta 10 mili arcosegundos
•Muy sensible
FIFURA 3: ALMA mayor observatorio del mundo
FUENTE:https://www.xlsemanal.com/conocer/ciencia/20180112/alma-mayorobservatorioastronomico-del-mundo.html.
2 de enero del 2021
2
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
INSTITUTO DE RADIO ASTRONOMÍA MILIMÉTRICA (IRAM):
•Antena de 30 m en Sierra Nevada (2900m)
• Otras 6 de 15m en Plateau de Bure (2552m), Alpes franceses.
FIFURA 4: Radiotelescopio IRAM. FUENTE: https://www.astromia.com/fotohistoria/radiomili.htm.
IV.- FUNCIONAMIENTO
Funcionalmente, casi no hay diferencia entre un radiotelescopio y un telescopio óptico. Ambos
tratan de recolectar energía de fuentes cósmicas, que generalmente se vuelven muy débiles
debido a la distancia, y luego convertirlas en señales importantes para permitir el análisis, la
interpretación, etc. Se emite una gran cantidad de radiación (independientemente de si está en
el rango de onda visible o de onda de radio), y el flujo de energía se distribuye en la superficie
de una esfera cuyo radio es la distancia que nos separa de ella. Por tanto, la radiación que
podemos captar es solo una pequeña parte de la superficie de la esfera, y también se verá
afectada por la distancia, que es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.
FIFURA 5: Partes de un Radiotelescopio.
2 de enero del 2021
3
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
La antena recoge la energía de las ondas de radio cósmicas con un cierto estado de polarización
y transmite la energía al receptor a través de una línea de transmisión adecuada. La impedancia
de la antena, la línea de transmisión y la entrada del receptor deben coincidir adecuadamente
para minimizar las pérdidas. La antena producirá un cierto filtrado de frecuencia (dependiendo
de la precisión y el tamaño de la superficie, como se mencionó anteriormente), pero
generalmente el receptor determina el ancho de banda espectral del radiotelescopio. Por otro
lado, las antenas son sensibles a la radiación polarizada (generalmente elíptica; en la mayoría
de los casos, casi lineal), por lo que si la radiación no está polarizada, la antena capturará la
mitad del flujo de energía incidente. En el receptor, la oscilación electromagnética se filtra, se
amplifica en varios órdenes de magnitud y finalmente se mide en su salida. La mediciones de la
potencia radio-cósmica se efectúan generalmente comparando la potencia observada con la
potencia conocida de un generador de ruido de calibración.
FIFURA 6: Registro de datos.
Preamplificador :
Un preamplificador (preamp) es un dispositivo electrónico que convierte una señal eléctrica
débil en una señal de salida lo suficientemente fuerte como para ser tolerante al ruido y lo
suficientemente fuerte para enviarla a un analizador de señales o espectros.
FIFURA 7: Preamplificador. Fuente:
https://ditecnomakers.com/preamplificador-con-amplificadoresoperacionales/
2 de enero del 2021
4
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
Amplificador de señal:
Un amplificador es todo dispositivo que, mediante la utilización de energía, magnifica la
amplitud de un fenómeno. En el caso de las ondas de radio el circuito electronico es similar a
diferencia que se usa la clase C.
FIFURA 8: Amplificador. Fuente:
http://tutorialesdeelectronicabasica.blogspot.com/2018/06/clasesdeamplificador-y-la.html
Filtrado de señales :
Un filtro eléctrico o filtro electrónico es un elemento que discrimina una determinada frecuencia
o gama de frecuencias de una señal eléctrica que pasa a través de él, pudiendo modificar tanto
su amplitud como su fase.
FIFURA 9: Idealizacion de la filtración de Señales.
V. -AGUGERO NEGRO CON RADIOTELESCOPIO
El Event Horizon Telescope (EHT), un conjunto global de ocho radiotelescopios terrestres que
opera en el marco de una colaboración internacional, fue diseñado para obtener imágenes de
un agujero negro. El EHT reúne telescopios ubicados en distintas partes del globo para formar
un telescopio virtual del tamaño de la Tierra dotado de una sensibilidad y una capacidad de
resolución sin precedentes 3. El EHT es el resultado de años de colaboración internacional, y
brinda a los científicos una nueva manera de estudiar los objetos más extremos del Universo,
predichos por la relatividad general de Einstein, durante el centenario del experimento histórico
que confirmó la teoría por primera vez.
2 de enero del 2021
5
UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
FIFURA 10: Primer imagen real de un agugero negro Fuente: Astrónomos
obtienen primera imagen de un agujero negro | ALMA
(almaobservatory.org)
VI.-CONCLUSIONES
Con lo visto hasta el momento, (bajo poder de resolución, estructuras grandes y complejas,
electrónica adicional complicada ... y finalmente ruidos en un altavoz o gráficos -como el de la
figura inferior- bien distintos a las imágenes de los telescopios ópticos), puede parecer que la
RadioAstronomía sea un capricho científico-tecnológico poco interesante, pero nada más lejos
de la verdad. No puede resultar indiferente observar el Universo en un rango del espectro
electromagnético distinto a la estrecha ventana del visible. Gracias a la RadioAstronomía se
tiene constancia de la radiación cósmica de fondo, que fundamenta empíricamente el modelo
cosmológico del Big Bang, o se conocen los brazos espirales de la Vía Láctea mediante la
observación de la radiación de 21 cm del hidrógeno, o los quasars y los púlsares. Al no ser
bloqueadas por el polvo interestelar, las ondas de radio permiten observar la región central de
nuestra galaxia, algo prohibido para la observación óptica. Se puede penetrar en los secretos de
las grandes y frías nubes moleculares, invisibles en el óptico, y confirmar la presencia de
numerosas moléculas orgánicas que, a tan baja temperatura, sólo emiten radiaciones
milimétricas y centimétrica.
2 de enero del 2021
6