El legado del radiotelescopio de Arecibo

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El legado del radiotelescopio de Arecibo

Publicado  por MiGUi en Astronomía
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Cuando uno piensa en un radiotelescopio, sobre todo si ha visto películas como Contact es muy posible que se le venga a la mente esta imagen:3

 

 


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Y no faltan razones, desde luego. El radiotelescopio de Arecibo es un auténtico coloso y además es y ha sido el buque insignia del proyecto SETI desde su construcción a principios de los años 60.

¿Cual es la necesidad, astronómicamente hablando, de escudriñar el cielo con un radiotelescopio?

espectroelectromagnetic.gifLa verdad es que estamos acostumbrados a esas impactantes imágenes que nos traen los telescopios ópticos convencionales en Tierra y más recientemente desde el espacio. Sin embargo, dentro de todo el espectro electromagnético es decir, dentro de todo el tipo de luz que existe y viaja por el espacio la que podemos ver con nuestros ojos es una fracción minúscula. Sirva como ejemplo el diagrama de la izquierda, donde vemos que el espectro de luz visible abarca un intervalo muy pequeño de longitudes de onda. Y desde luego si no investigamos las otras franjas nos estamos perdiendo la mayoría de la información que viaja por el universo.

Hay radiotelescopios tan grandes como Arecibo y tan pequeños como puede ser cualquier receptor de radio casero. Porque por ejemplo, Júpiter emite en la banda de 18 a 22 MHz, con un máximo en 21 MHz. Así que construyéndonos una antena de cobre de 1.65 metros de longitud y si Júpiter está en el cielo podremos sintonizar su emisora y escuchar su voz en la radio. Y si no tenéis a mano una, en esta web podéis escuchar las grabaciones hechas por aficionados. No hay que olvidar que hablamos en todo momento de ondas electromagnéticas, el sonido no se propaga por el espacio así que lo que escuchamos es la conversión de estas señales a sonido.

Además, desde que se investiga el espectro no visible nuestro conocimiento sobre el universo ha aumentado muchísimo. Objetos como púlsars, quasars, radiogalaxias, etcétera han sido descubiertos gracias a radiotelescopios. Objetos invisibles, aparentemente aburridos al enfrentarlos a un telescopio óptico revelan estar emitiendo cantidades inimaginables de energía en otras bandas. De hecho, uno de los principales sustentos experimentales de la teoría del Big Bang es la radiación de fondo de microondas, emitida cuando el universo era muy joven y se estaba enfriando y que impregna todo el universo a una frecuencia de unos 160 GHz. Gracias al empleo de técnicas más avanzadas como la interferometría radio se puede trabajar con antenas repartidas por todo el mundo como si fueran un solo telescopio.

¿Cómo funciona el radiotelescopio de Arecibo?

A continuación un esquema de su construcción y la imagen del radiotelescopio:

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La construcción del radiotelescopio de Arecibo sigue el esquema de un telescopio reflector. En este tipo de telescopios el espejo primario concentra la luz en uno secundario para posteriormente verla a través de un ocular. En Arecibo, el primario es un espejo esférico reflector con un diámetro de 305 metros y 50 de profundidad máxima, abarcando 73.000 metros cuadrados de superficie (7 unidades en Sistema Métrico Campofutbolero). La superficie del plato está hecha a partir de unos 40.000 paneles de aluminio perforado de 2×1 metros, sostenidos por una gigantesca red de cables de acero.

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A 137 metros de altura se encuentra suspendido el secundario. Una plataforma de 900 toneladas con diseño similar a un puente, se mantiene sostenida por 18 cables que penden de tres torres sobre pilares de hormigón armado. Dos de ellas miden 81 metros y la otra 111 metros de altura. Cada torre está sujeta con siete “vientos” de cables de acero de 8cm de grosor. Otro sistema adicional de tres pares de cables sale de cada esquina de la plataforma hacia unos enormes bloques de cemento bajo el reflector, que permiten un ajuste en la altura con precisión milimétrica.

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En esta antena se encuentran los receptores de radio que operan inmersos en un baño de helio líquido para eliminar el ruido térmico. De este modo solo se reciben las señales entrantes para ser amplificadas. Arecibo puede captar señales de entre 50MHz (6 m) hasta 10 GHz (3 cm). Un total de 26 motores controlan la plataforma y hacen que pueda moverse hasta el azimut deseado con precisión milimétrica. Dentro del domo hay tres transmisores radar con una potencia isotrópica efectiva de 20TW a 2380MHz, 2.5TW a 430MH y 300MW a 45MHz.

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Inicialmente el primario iba a ser parabólico, como suelen ser los primarios cuando el secundario está fijo porque de esta manera se evitan las aberraciones típicas de los espejos esféricos como es el astigmatismo (los rayos en lugar de converger todos en un único punto, convergen en un pequeño segmento haciéndo un borrón y perdiendo nitidez). Gracias a la movilidad puede abarcar una mayor área de cielo y salvar parcialmente el inconveniente de que el espejo primario está fijo. Por su situación cercana al ecuador abarca unos 40º de latitud pudiendo observar todos los planetas con su rádar.

Posteriormente se descartó hacerlo parabólico al considerar que el secundario se desplazase, porque si bien existe ese defecto, en el caso de un espejo esférico el valor del error es una constante y se puede eliminar con facilidad.

En esta imagen puede verse en detalle el radomo, con la abertura para que las ondas de radio que capta el primario incidan en el secundario que se encuentra en su interior y éste, a su vez, las refleja en un tercer espejo para su análisis en la sala de recepción que es donde se encuentran los equipos.

¿Qué ha descubierto el radiotelescopio de Arecibo desde su construcción?

Entre los logros de este ingenio se encuentran:

  • Detección a principios de los 90 de los primeros tres exoplanetas alrededor del Pulsar B1257+12.
  • Estableció en 1965 que el periodo de rotación de Mercurio eran 59 días en lugar de los 88 que se creía hasta entonces.
  • Primeros mapas detallados de la distribución de las galaxias en el universo a mediados de los 80.
  • Investigaciones sobre las zonas polares de Mercurio con radar a principios de los años 80 y primeras evidencias de hielo en la Luna en 1997
  • La mayor parte del conocimiento de la superficie de Venus antes de la misión Magellan a través de imágenes por radar atravesando la espesa capa de nubes de su atmósfera.
  • Descubrimiento de dos clases de púlsars: pulsars de milisegundos y púlsars “lentos” con velocidades de rotación de un segundo.
  • Medida del periodo de rotación del púlsar del Cangrejo (PSR B0531+21) establecido en 33 milisegundos.
  • Rastreo de asteroides y objetos cercanos a la Tierra para su detección temprana.

Su papel en el SETI

Como dije al principio del post, el radiotelescopio de Arecibo es el buque insignia del proyecto SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence). Este proyecto pretende mediante el análisis de las ondas de radio que proceden del universo hallar indicios de inteligencia extraterrestre. Consiguió un gran impulso sobre todo desde que se lanzó el programa SETI@home con el cual todos los usuarios que lo deseen pueden, a través de internet, compartir la potencia de cálculo de sus ordenadores para analizar las señales captadas por el radiotelescopio de Arecibo. El proyecto SETI nació de las ideas de Frank Drake y su famosa fórmula que lleva su nombre la cual es una versión delproblema de Fermi (interrumpimos la programación para recomendaros la serie de artículos sobre este problema enFísica en la Ciencia Ficción) aplicado a la búsqueda de inteligencia extraterrestre.

Las señales se guardan en cintas magnéticas de 36 Gb que almacenan unas 16 horas de información. Posteriormente son enviadas a la University of Berkeley para su análisis. El análisis es complejo y requiere mucho tiempo. Por este motivo se pensó en lanzar este proyecto pionero en la computación distribuida. La información se trocea y se envía a cada usuario para que su ordenador lo analice de forma autónoma y cuando termine, envíe los resultados y reciba otro paquete. En noviembre de 2009 había más de 2 millones de usuarios registrados y cerca de 280.000 ordenadores activos procesando información dentro de este programa, que funciona a modo de protector de pantalla y su aspecto es el siguiente:

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200pxarecibomessagesvg.pngPero la búsqueda de información del proyecto SETI no es solo pasiva.

Aprovechando que el radiotelescopio puede emitir señales al espacio, Frank Drake y Carl Sagan idearon un mensaje para transmitir al espacio que dijera ¡eh, estamos aquí! O bueno, en realidad, ¡eh, estuvimos aquí! Durante dos minutos se emitieron los 1679 caracteres del mensaje al cúmulo estelar M13 compuesto por medio millón de estrellas muy antiguas. El mensaje tardará 25.000 años en llegar y otros tantos en volver. Es un ligero inconveniente pero este acto era puramente simbólico. Un hito para marcar el inicio de las comunicaciones interestelares.

Se eligieron 1679 caracteres. Esta cifra es el producto de dos números primos 23×73. Dispuestos por columnas de 23 en 23 forman el mensaje de la izquierda.

El contenido del mensaje es:

  • Los dígitos del 1 al 10.
  • Los números atómicos del hidrógeno, carbono, nitrógeno, oxígeno y fósforo que son los ingredientes del ADN.
  • Las fórmulas de azúcares y bases en los nucleótidos del ADN.
  • El número de nucleótidos del ADN y el dibujo de su estructura helicoidal.
  • Una figura humana, su tamaño y el número de seres humanos.
  • Un esquema de nuestra posición en el Sistema Solar
  • Un dibujo del radiotelescopio de Arecibo y el tamaño del primario.

En la Wikipedia en inglés podéis ver la explicación en detalle del mensaje.

Futuro del radiotelescopio de Arecibo

En noviembre de 2006 un informe de la National Science Foundation recomendó disminuir los fondos destinados al radiotelescopio de Arecibo de los 10.5 millones en 2007 a 4 millones en 2011. De no encontrar otras fuentes de ingresos esto implicaría el cierre del observatorio. Además de ocupar el 80% del tiempo de observación en los proyectos actualmente en marcha, reduciendo drásticamente el espacio para nuevos trabajos. La NASA ha ido rebajando su participación a partir de 2001.

En respuesta a esta amenaza de cierre inminente un grupo de científicos y académicos se unió en la plataforma Arecibo Science Advocacy Partnership (ASAP) (las siglas forman el acrónimo “as soon as possible”, lo antes posible, en inglés) para hacer pública la necesidad de que el radiotelescopio siga funcionando por el bien de la ciencia.

Como las instalaciones del radiotelescopio son propiedad de Estados Unidos y son administradas por el NAIC, un organismo público, no se admiten donaciones directas de particulares o corporativas. No obstante, como organización sin ánimo de lucro la Cornell University acepta esos fondos en nombre del observatorio.

Al año siguiente, la Planetary Society escribió una carta para concienciar sobre la importancia de que el observatorio siga escudriñando el espacio para protegernos de los asteroides cercanos a la Tierra. Este es un extracto de la carta.

Arecibo es el mayor radiotelescopio del mundo. Ha sido y es una instalación científica enormemente productiva. (…) La vigilancia por radar es el único medio efectivo para medir la probabilidad de impacto, además de ser el instrumento más potente para este fin, 20 veces más sensible que cualquier otro instrumento en el mundo. Por desgracia Arecibo está condenado al cierre por la NSF por su nulo interés en abrir nuevas vías de financiación para proyectos científicos. El coste de mantener Arecibo en funcionamiento es unos pocos millones al año. ¿No los vale la seguridad de la Tierra?

Todo esto ocurría poco más tarde de que el radiotelescopio tomara parte en el seguimiento del asteroide Apophisque tuvo un gran impacto mediático a finales de 2004 cuando se supo que podía pasar muy cerca de la Tierra en 2029. El proyecto SETI tiene un formulario online donde puede dirigirse una carta al Congreso de los Estados Unidos para protestar contra el cierre de las instalaciones.

A día de hoy su futuro sigue siendo incierto. Si nada cambia, el año que viene será el último que este gigante se siente a escuchar lo que el universo tiene que decir sobre su pasado. Es bien triste, puesto que 15 millones son calderilla al lado de muchas otras cosas en las que se despilfarra el dinero sin escrúpulos. Esperemos que consigan el dinero a tiempo.

Referencias:

¿Te ha gustado este artículo? Entonces te pido que consideres tu voto a este blog para los Premios Bitácoras 2010 en la categoría “Ciencia”.

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