Manuel Aravena - Emol
28 / 12 / 2023
Sin lugar a dudas el observatorio ALMA ha contribuido fuertemente al descubrimiento y estudio de una vasta variedad de fenómenos físicos y astronómicos. Entre los miles de descubrimientos hechos con este observatorio se pueden destacar las primeras observaciones en detalle de estructura de sistemas extrasolares en formación (llamados discos protoplanetarios), la detección de lunas en formación alrededor de exoplanetas (exolunas), la detección de moleculas organicas en regiones de formación estelar, la identificación de las galaxias más distantes jamás descubiertas, y su contribución critica al telescopio de Horizonte de Sucesos (EHT: Event Horizon Telescope) con el cual se pudo ver por primera vez la sombra de los agujeros negros en nuestra Galaxia y en la galaxia M87, y con la cual el experimento del EHT no hubiese funcionado. Claramente, ALMA easy seguirá siendo una herramienta crítica para el estudio del denominado universo frío (gas, polvo).
ALMA fue concebido para estudios de regiones relativamente pequeñas del cielo, usualmente observando un objeto cada vez, pero con la capacidad única de revelar detalles a niveles (aún) sin parangón ni rival, incluso en esta nueva era de telescopios espaciales ópticos/infrarrojos de alta resolución, como lo son el “James Webb”, el “Nancy Grace Roman” y “Euclid”, además de los telescopios de mapeo a gran escala como el telescopio Vera Rubin, etc.
La próxima década estará marcada por verdaderos gigantes: los telescopios ópticos/infrarrojos de clase de 30 metros, que incluye al telescopio Gigante de Magallanes (GMT: Giant Magellan Telescope), el telescopio Extremadamente Grande (ELT: Extremely Large Telescope), el telescopio de Treinta Metros (TMT: Thirty Meter Telescope), y el Arreglo de un Kilómetro Cuadrado (SKA: Square Kilometer Array). Todos estos observatorios prometen un salto de orden de magnitud en comparación con la instrumentación existente hoy en sensibilidad y resolución angular.
Sin embargo, ALMA debe estar a la altura de la nueva era de gigantes de la próxima década. Para ello se han definido una serie de medidas que serán la prioridad en el desarrollo de ALMA comenzando el 2030. En particular, se prevé una expansión del “ancho de banda” y una mejora en los “receptores”.
Para entender lo anterior, debemos pensar en qué es y cómo funciona este observatorio: ALMA está compuesto de un conjunto de radiotelescopios que funcionan simultáneamente, y cuyas señales observadas son combinadas mediante un supercomputador (el llamado “correlador”). Cada uno de esos radiotelescopios funciona muy parecido a como funciona una radio en la casa, la cual recibe señales de emisoras AM y FM. En este caso, detectar una señal astronómica equivale a “escuchar” una radio emisora. Por lo tanto, los astrónomos sintonizan una cierta frecuencia buscando esa señal (por ejemplo, la 97.7 MHz para radio Beethoven). En estos términos, ALMA hoy es capaz de escuchar sólo un rango limitado a la vez, por ejemplo, solo puede observar simultáneamente desde la radio Beethoven a la radio Carolina (97.7 MHz – 99.3 MHz).
Con la mejora prevista, y en esta misma analogía, ALMA será capaz de hacer barridos de automáticos de sintonización cubriendo rangos mayores (por ejemplo, desde la radio Beethoven en la 97.7 MHz, a la radio U. Chile en la 102.5 MHz). Se espera también que algunos de los receptores sean mejorados, así como un nuevo supercomputador (correlador). Todo esto, permitirá hacer observaciones a niveles de sensibilidad aún mayores, mejorando al menos 3 veces la sensibilidad de las imágenes y líneas, y una resolución espectral sin igual. En la práctica, más allá de permitir rehacer las observaciones en una fracción del tiempo, permitirá explorar el universo a niveles de detalle nunca antes vistos, llevando a ALMA a posicionarse orgullosamente entre los mencionados “gigantes”.
Además de las mencionadas, esperamos expectantes el desarrollo de otras mejoras sustanciales que permitan llevar a ALMA hacer un salto más allá, como lo son el aumento en el número de antenas de 12 metros (para observar más profundo), la expansión de la distancia máxima entre antenas (lo que lo llevaría a tener aún mejor resolución angular), y la implementación de arreglos de plano focal para observar secciones más amplias del cielo en paralelo.
Estas mejoras representarán un “buen problema” para los astrónomos, dada la gran cantidad de datos a procesar, y la necesidad de desarrollar técnicas más eficientes y complejas para el análisis e interpretación de estas imágenes y cubos de datos. Claramente, los astrónomos en Chile tenemos y seguiremos teniendo acceso a estas instalaciones del más alto nivel mundial (equivalente a los mejores laboratorios existentes). Por tanto, la astronomía seguirá siendo un verdadero motor para el desarrollo científico y educativo de nuestro país, y por ende, debemos desarrollar cuidadosamente políticas públicas a largo plazo, con la participación activa de la comunidad astronómica, para el desarrollo de la astronomía y las ciencias en Chile.
Por Manuel Aravena, profesor del Instituto de Estudios Astrofísicos UDP, en Emol.