El telescopio de matriz muy grande mejorado detectará sistemas solares para bebés, si está financiado

Las llanuras de San Agustín de Nuevo México son de otro mundo: el silencio, la arena y las plantas afiladas reinan en el piso del valle. La roca volcánica anudosa se eleva arriba. Las piernas y las orejas de los Jackrabbits de los benditos rompen el paisaje.

Y también lo hace uno de los telescopios más grandes del mundo.

Las llanuras albergan la acertadamente nombrada Una matriz muy grande (VLA): un radiotelescopio hecho de 27 antenas diferentes, cada una de las cuales parece un plato satelital en el hogar con esteroides. En el desierto vacío vacío, se extienden a una forma Y que puede extenderse 22 millas de extremo a extremo. Cuando las antenas apuntan a lo mismo en el cielo al mismo tiempo, funcionan juntos como un telescopio grande, simulando un instrumento tan ancho como la distancia entre los platos. En este caso, entonces, las imágenes del VLA tienen tanta resolución como lo harían si fuera un telescopio único de 22 millas de ancho: alta definición, en otras palabras. El VLA se volvió icónico e inspirador para una generación de astrónomos, gracias a la película Contacto, en el que el personaje de Jodie Foster usa la matriz para escuchar un comunicación alienígena.

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El Antenas de VLALas verdaderas estrellas de la película, al mismo tiempo, parecen no pertenecer al paisaje y también como si siempre estuvieran aquí. Por supuesto, no han sido, pero su construcción comenzó en la década de 1970, convirtiendo al VLA en el instrumento más antiguo en la cartera del Observatorio Nacional de Radio Astronomía (NRAO). Esta organización financiada por el gobierno federal construye, mantiene y opera radiotelescopios Que cualquier astrónomo, independientemente de su afiliación institucional o ciudadanía, puede aplicarse a su uso.

Pero el VLA, ahora en su mediana edad, se debe reemplazar. Después de todas estas décadas, los astrónomos quieren algo brillante, totalmente moderno y más capaz: una nueva construcción con todas las campanas y silbatos en lugar de un antiguo colonial encantador que ha sido remodelado porgrementados. NRAO está trabajando en eso, planeando el sucesor propuesto por el VLA: la matriz muy grande (NGVLA) de la próxima generación. (Los astrónomos pueden ser científicamente creativos, pero son tiradores rectos lingüísticos).

Un viernes por la tarde a fines de abril, la organización reunió a los líderes políticos, junto con científicos e ingenieros, para presentar una antena prototipo, una que se clonará un par de cientos de veces para compensar la futura NGVLA. Se acercó a las llanuras más allá de los asistentes a la fiesta, de pie junto a sus predecesores, lo viejo y lo nuevo en estéreo entre sí. “La cantidad que ha avanzado la tecnología desde que se creó el VLA es sorprendente”, dice Jill Malusky, Gerente de Información Pública de Noticias e Información de NRAO. “Una antena VLA y una antena NGVLA se ven muy diferentes porque lo son”.

Los invitados deambularon cerca de las antenas, revisando una propagación de alimentos que incluía una escultura, hecha en el medio de la sandía, de una antena de radiotelescopio. Un cuarteto de cámara se jugó en el fondo, un solo helecho que los enfrenta, con una barra abierta que lubrica el evento. Fue elegante, para la ciencia. Pero para los astrónomos, el NGVLA es un gran problema, y ​​el evento tenía la intención, en parte, reforzar el apoyo político necesario para que esto suceda. Por el momento, es un proyecto propuesto, y aún requiere fondos finales. “Tener una antena física que podamos señalar y probar para demostrar que el valor de este proyecto es un hito”, dice Malusky. “Lo hace todo más real”.

Representando una mejora de órdenes de magnitud al VLA que complementaría otros radiotelescopios en los Estados Unidos y en el extranjero, el ambicioso proyecto tiene el sítico de la comunidad astronómica. Pero si los telescopios de gran ciencia, la radio o de otro tipo sobrevivirán al entorno de financiación actual sigue siendo una cuestión oscura. Esa incertidumbre es parte de por qué el evento de Nrao provocó un espectro de emociones para Malusky. “Es una mezcla de emoción y inquietud”, dice ella. “¿Podemos hacer que las personas inviertan en el potencial de un proyecto importante que todavía está recolectando recursos y poco más de una década a buen término?”

Una antena de vanguardia

Ese viernes por la tarde, Tony Beasley, director de NRAO, se paró en la parte delantera de una carpa de evento resistente y se enfrentó al prototipo. Su plato estaba formado por paneles brillantes ensamblados en un octágono. Desde su borde inferior, los puntales de apoyo sostuvieron una superficie de reflexión secundaria y un receptor (básicamente la versión de radio de la cámara de un telescopio óptico) que se parecía un poco a El personaje de la nave espacial de foster abordó Contacto.

La antena, casi tan ancha como un carril de bolos es largo, ha sido diseñado para recolectar ondas de radio del espacio, acopladas de estrellas que están naciendo o muriendo, las cosas entre estrellas y más. A medida que entre Radio Light, alcanzará el plato principal y rebotará al reflector secundario y luego al receptor, lo que atrapará las olas y las convertirá en señales digitales que luego se enviarán a las computadoras.

Como comienzo, el plato prototipo se conectará a los envejecidos de VLA y recopilará datos junto a ellos, será un aprendiz.

“Ves una antena por ahí”, dijo Beasley, dirigiendo la atención de la audiencia más allá de la tienda, que estaba siendo sacudida por el viento hasta tal punto que las personas también colocan los ojos hacia arriba para evaluar su integridad estructural. Nrao finalmente planea construir 262 antenas más y extenderlas en los Estados Unidos, con sus números concentrados en el suroeste. De esas antenas, Beasley continuó: “192 de ellas serán visibles desde donde estoy parado aquí”.

Juntos, las antenas de la NGVLA podrían recoger una señal de teléfono celular de 500 mil millones de kilómetros (a más de 310 mil millones de millas) de distancia (aunque ese no sería el más probable). Eso significa que podría detectar un Android integrado en la nube Oort, la colección de cometas que constituye la parte exterior del sistema solar. La resolución del Future Telescope debería ser lo suficientemente alta como para aprobar un examen ocular sin glases en la ciudad de Nueva York si se colocaba la tabla de cartas en Los Ángeles.

Esa precisión le da latitud científica, lo que le permite abordar algunas de las preguntas de mayor prioridad de los astrónomos, como cómo se forman los planetas y cómo se forman sistemas solares como el nuestro. “Se podría, por ejemplo, investigar una nube que está formando planetas y descubrir dónde están los planetas, como los huecos individuales en la nube que los planetas están tallando”, dice David Kaplan, astrónomo y profesor de física en la Universidad de Wisconsin – Milwaukee.

De todos los radiotelescopios, el NGVLA sería el “buque insignia” planetario para la formación de estrellas y planetas, dice Kaplan. En frecuencias de radio altas y grandes separaciones de antenas, “sería el único juego en la ciudad”.

El NGVLA también buscará las moléculas orgánicas y las condiciones químicas de los nuevos sistemas solares que algún día podrían estimular la vida. Mostrará cómo se unen y evolucionan las galaxias, use el centro de la Vía Láctea para probar ideas sobre cómo funciona la gravedad e investigar cómo se desarrollan las estrellas. Y cazará agujeros negros y sus arrebatos.

Dadas esas variadas habilidades, el telescopio estaba altamente clasificado en la “encuesta decadal” de los astrónomos, un proceso de mucho tiempo en el que la comunidad astronómica hace un balance de sus preguntas científicas más valoradas y evalúa qué futuros telescopios son los más adecuados para encontrar algunas respuestas. Financiación de agencias como la National Science Foundation (NSF), que Bankrolls Nrao, generalmente sigue las recomendaciones de la encuesta.

La encuesta recomendó la NGVLA como una prioridad. “Puede cambiar el paisaje”, dice Matt Dobbs, físico de la Universidad McGill, que estudia el origen y la evolución del universo y trabajó en la encuesta junto a Kaplan.

Perspectivas de telescopio

NRAO espera comenzar la construcción de la NGVLA en 2029, con operaciones iniciales que comienzan en 2033. La posibilidad es un punto brillante para la radio astronomía estadounidense. El VLA tiene más de 40 años; El telescopio de Green Bank, completado en 2001, es más de 20 años. Y el último instrumento de NRAO, el Atacama gran matriz milímetro/submilímetroinaugurado hace 12 años.

Los dos últimos, aunque no nuevos, no van a ninguna parte, hasta donde cualquiera sabe. Pero hacen diferentes tipos de análisis científicos que el VLA y el NGVLA lo hará.

Sin embargo, el nuevo telescopio tiene un Whippersnapper mordiéndose los talones. Otro observatorio de radio futuro, llamado Deep Synoptic Array 2000 (DSA-2000), está planeando un orden de magnitud más platos que el NGVLA, 2,000 de ellos. Pero cada uno tendrá solo unos 16 pies de ancho, mientras que los platos de NGVLA medirán 60 pies. DSA-2000 también funcionará en un rango de radiofrecuencia diferente al NGVLA.

El desarrollo de DSA-2000 también se está moviendo más rápido que el del sucesor del VLA, aunque, en gran parte, es porque el primero ha dependido de fondos privados más que los recursos federales, como lo ha hecho la creación de prototipos de la NGVLA.

Al dar un paso atrás de la dependencia del NSF, la tripulación DSA-2000 podría estar de algo. Pocos días antes de la ceremonia de NGVLA, el NSF canceló más de 400 subvenciones activas; Un día antes, el entonces director de la agencia, Sethuraman Panchanathan, renunció. “Este es un momento crucial para nuestra nación en términos de competitividad global”, dijo en su carta de despedida. “NSF es una inversión extremadamente importante para hacernos realidad el dominio científico. No debemos perder nuestra ventaja competitiva”.

Nadie sabe cómo se ve el futuro de la astronomía financiada por NSF, y mucho menos la radio astronomía financiada por NSF. El presidente Donald Trump aún no ha dicho mucho sobre ese dominio en particular. Pero no construir el NGVLA podría poner esa ventaja en peligro.

Sin embargo, Dobbs tiene la esperanza del papel de los Estados Unidos en el futuro de la radio astronomía, en parte debido a la propulsión de su pasado.

“Estados Unidos tiene todo lo que necesita para hacer realidad ese proyecto”, agrega. Sin embargo, si lo hará, requiere recopilar más datos del futuro. Después de todo, es mala suerte contar tus antenas antes de que eclosionen.

Dobbs se ha estado enfocando en radiotelescopios más pequeños, como uno llamado Experimento de mapeo de intensidad de hidrógeno canadiense (CHIME) y su sucesor, AcronyMed Chord. Ambos mapean cómo se distribuyó el hidrógeno en el universo temprano y detectan ráfagas de radio rápidos. Sus antenas son baratas (ish), su huella general pequeña, y su ambición se limita a una ciencia específica, en este caso, mapas de gas.

En la presentación de prototipo de antena, entonces, tenía sentido que hubiera un sentimiento liminal de lo que de otro modo era una reunión de celebración. Y fue visible que los representantes de NSF, la agencia que financiaría la construcción y operación del telescopio, no estuvieran allí, lo que Beasley dijo que era el caso “por varias razones”.

Chris Smith, director interino de la División de Ciencias Astronómicas de la NSF, envió una carta para leer a la multitud ganada y ganada. “NSF financió este desarrollo no solo para garantizar la viabilidad técnica de las capacidades avanzadas de NGVLA”, escribió. También apoyó el prototipo como “una forma de crear nuevas innovaciones en el campo de la radio astronomía”.

Y eso puede ser cierto. Pero aquellos que se reunieron en el evento de NRAO también esperan, específicamente, que el NGVLA, un receptáculo para el optimismo sobre el futuro de la radio astronomía en los Estados Unidos, brotará desde este terreno seco.

“Comienza con un solo paso”, dijo Beasley en el evento, en este caso, una sola antena.