Primera imagen de banda alta del radiotelescopio más moderno del mundo, tomada con la estación LOFAR de Effelsberg, Alemania.
Los científicos del Instituto Max Planck de Radio Astronomía (MPIfR) han obtenido con LOFAR, Arreglo de Baja Frecuencia (LOw Frequency ARray), las primeras imágenes de todo el cielo en el rango de 110 a 190 MHz, utilizando las antenas LOFAR de banda alta en la estación LOFAR de Effelsberg, Alemania. Estas imágenes son las primeras en banda alta, las imágenes de todo el cielo completo a partir de cualquier estación de LOFAR, y marcan un hito importante en el desarrollo de este proyecto.
Figura 1: El cielo de radio por encima de Effelsberg el 10 de noviembre de 2009, observado con el recién instalado arreglo LOFAR de banda alta. Fig. 1a (arriba): Software de calibrado de la imagen con alta relación señal-ruido en una frecuencia de 120 MHz; figura 1b (abajo): película, mostrando el cielo de Effelsberg en radio frecuencias de 35 MHz a 190 MHz.
Imágenes: James Anderson, MPIfR.
La primera imagen de LOFAR de todo el cielo, en banda alta, se muestra en la Figura 1. Imagen de todo el cielo, con el Norte en lo alto y el Este a la izquierda, tal como una persona lo vería cuando está acostada sobre la espalda en un campo plano cerca de Effelsberg, al final de la tarde el 10 de noviembre, si sus ojos son sensibles a las ondas de radio. Los dos puntos brillantes son Cygnus A, una radio galaxia gigante sostenida por un agujero negro supermasivo cercano, en el centro de la imagen, y Cassiopeia A, una fuente de radio brillante creada por una explosión de supernova hace unos 300 años, en la parte superior izquierda de la imagen. El plano de nuestra Vía Láctea también puede ser visto pasando tanto por Cassiopeia A como por Cygnus A, y se extiende hasta la parte inferior de la imagen. El espolón del Polo Norte, una gran nube de emisión de radio dentro de nuestra propia galaxia, también se puede ver que se extiende desde la dirección del centro galáctico en el Sur, hacia el horizonte occidental en esta imagen. "Hemos hecho esta imagen con una única exposición de 60 segundos a 120 MHz usando nuestro campo LOFAR de banda alta en Effelsberg", dice James Anderson, director del proyecto de la estación LOFAR de Effelsberg. "La capacidad de hacer todas las imágenes del cielo en cuestión de segundos es un avance enorme en comparación con los radiotelescopios existentes, que a menudo requieren semanas o meses para explorar el cielo. Esto abre posibilidades interesantes para detectar y estudiar los fenómenos transitorios rápidos en el universo."
LOFAR es un nuevo y avanzado radiotelescopio que se está construyendo en muchos países de Europa. Operando a relativamente bajas frecuencias de radio de 10 a 240 MHz, LOFAR esencialmente no tiene partes móviles para rastrear objetos en el cielo; en su lugar es usada electrónica digital para combinar las señales de muchas antenas pequeñas para electrónicamente dirigir las observaciones sobre el cielo. En ciertos modos electrónicos, las señales de todas las antenas individuales se pueden combinar para hacer imágenes de radio de todo el cielo visible sobre el horizonte.
LOFAR utiliza dos diferentes diseños de antena, para observar en dos bandas de radio diferentes: la llamada banda baja de 10 a 80 MHz, y la banda alta de 110 a 240 MHz. Todas las imágenes del cielo usando las antenas de banda baja en Effelsberg se hicieron en 2007.
Tras la observación de la primera imagen de todo el cielo en banda alta, los científicos del MPIfR hicieron una serie de todas las imágenes del cielo cubriendo una amplia gama de frecuencias, utilizando las antenas de banda alta y baja en Effelsberg. Se ha compilado una película de estas imágenes de todo el cielo (Figura 1b). La película comienza con una frecuencia de 35 MHz, y cada cuadro siguiente es 4 MHz superior en frecuencia, a través de 190 MHz. La resolución del telescopio LOFAR de Effelsberg cambia con la frecuencia. A los 35 MHz, la resolución es de unos 10 grados, a 110 MHz es aproximadamente es de 3,4 grados, y en 190 MHz es de 1,9 grados. Este cambio en la resolución puede ser visto por el tamaño aparente de las dos fuentes luminosas de Cygnus A y Cassiopeia A a medida que cambia la frecuencia.
Figura 2: La primera estación internacional del radiotelescopio de baja frecuencia LOFAR (IS-DE1), cerca de Effelsberg (Alemania). La fotografía, tomada desde una altura de 50 metros sobre el suelo, en una plataforma del telescopio de 100 m de radio, muestra una parte de las 96 antenas dipolo de banda baja de la estación de LOFAR en Effelsberg (primer plano) y el arreglo de banda alta, completado en 2009 (de fondo).
Foto: James Anderson, MPIfR.
Los científicos de MPIfR y otras instituciones de toda Europa utilizarán mediciones de este tipo para estudiar la gran estructura del cielo a través de la materia interestelar de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Las bajas frecuencias observadas por LOFAR son ideales para el estudio de los electrones de baja energía de rayos cósmicos en la Vía Láctea, que trazan las estructuras de los campos magnéticos por la emisión sincrotrón. Otras características de gran escala, tales como los remanentes de supernovas, regiones de formación de estrellas e incluso algunas otras galaxias cercanas necesitarán medidas similares de los distintos telescopios LOFAR para proporcionar información precisa sobre las emisiones a gran escala en estos objetos. "Tenemos la intención de buscar los transitorios de radio utilizando las capacidades de imagen de todo el cielo de los telescopios LOFAR", dice Michael Kramer, director del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn. "La detección de fuentes rápidamente variables mediante LOFAR podría dar lugar a emocionantes descubrimientos de nuevos tipos de objetos astronómicos, similares a los descubrimientos de los púlsares y los estallidos de rayos gamma en las últimas décadas".
"El cielo de baja frecuencia está ahora verdaderamente abierto en Effelsberg y tenemos la capacidad en el observatorio de observar en una amplia gama de frecuencias de 10 MHz a 100 GHz", dice Anton Zensus, también director del MPIfR. "De esta manera podemos cubrir cuatro órdenes de magnitud en el espectro electromagnético".
LOFAR fue diseñado y desarrollado por ASTRON (Instituto de Radioastronomía de los Países Bajos) con 36 estaciones centradas en Exloo, en el noreste de los Países Bajos. Ahora es un proyecto internacional con estaciones que se están construyendo en Alemania, Francia, el Reino Unido y Suecia, conectado a la central de procesamiento de datos en Groningen (Países Bajos) y al centro de operaciones de ASTRON en Dwingeloo (NL). La primera estación de LOFAR internacional (IS-DE1) se completó en la zona del radio observatorio en Effelsberg, al lado del radiotelescopio de 100 metros del Instituto Max-Planck de Radioastronomía (MPIfR).
Los científicos del Instituto Max Planck de Radio Astronomía (MPIfR) han obtenido con LOFAR, Arreglo de Baja Frecuencia (LOw Frequency ARray), las primeras imágenes de todo el cielo en el rango de 110 a 190 MHz, utilizando las antenas LOFAR de banda alta en la estación LOFAR de Effelsberg, Alemania. Estas imágenes son las primeras en banda alta, las imágenes de todo el cielo completo a partir de cualquier estación de LOFAR, y marcan un hito importante en el desarrollo de este proyecto.
Figura 1: El cielo de radio por encima de Effelsberg el 10 de noviembre de 2009, observado con el recién instalado arreglo LOFAR de banda alta. Fig. 1a (arriba): Software de calibrado de la imagen con alta relación señal-ruido en una frecuencia de 120 MHz; figura 1b (abajo): película, mostrando el cielo de Effelsberg en radio frecuencias de 35 MHz a 190 MHz. Imágenes: James Anderson, MPIfR.
La primera imagen de LOFAR de todo el cielo, en banda alta, se muestra en la Figura 1. Imagen de todo el cielo, con el Norte en lo alto y el Este a la izquierda, tal como una persona lo vería cuando está acostada sobre la espalda en un campo plano cerca de Effelsberg, al final de la tarde el 10 de noviembre, si sus ojos son sensibles a las ondas de radio. Los dos puntos brillantes son Cygnus A, una radio galaxia gigante sostenida por un agujero negro supermasivo cercano, en el centro de la imagen, y Cassiopeia A, una fuente de radio brillante creada por una explosión de supernova hace unos 300 años, en la parte superior izquierda de la imagen. El plano de nuestra Vía Láctea también puede ser visto pasando tanto por Cassiopeia A como por Cygnus A, y se extiende hasta la parte inferior de la imagen. El espolón del Polo Norte, una gran nube de emisión de radio dentro de nuestra propia galaxia, también se puede ver que se extiende desde la dirección del centro galáctico en el Sur, hacia el horizonte occidental en esta imagen. "Hemos hecho esta imagen con una única exposición de 60 segundos a 120 MHz usando nuestro campo LOFAR de banda alta en Effelsberg", dice James Anderson, director del proyecto de la estación LOFAR de Effelsberg. "La capacidad de hacer todas las imágenes del cielo en cuestión de segundos es un avance enorme en comparación con los radiotelescopios existentes, que a menudo requieren semanas o meses para explorar el cielo. Esto abre posibilidades interesantes para detectar y estudiar los fenómenos transitorios rápidos en el universo."
LOFAR es un nuevo y avanzado radiotelescopio que se está construyendo en muchos países de Europa. Operando a relativamente bajas frecuencias de radio de 10 a 240 MHz, LOFAR esencialmente no tiene partes móviles para rastrear objetos en el cielo; en su lugar es usada electrónica digital para combinar las señales de muchas antenas pequeñas para electrónicamente dirigir las observaciones sobre el cielo. En ciertos modos electrónicos, las señales de todas las antenas individuales se pueden combinar para hacer imágenes de radio de todo el cielo visible sobre el horizonte.
LOFAR utiliza dos diferentes diseños de antena, para observar en dos bandas de radio diferentes: la llamada banda baja de 10 a 80 MHz, y la banda alta de 110 a 240 MHz. Todas las imágenes del cielo usando las antenas de banda baja en Effelsberg se hicieron en 2007.
Tras la observación de la primera imagen de todo el cielo en banda alta, los científicos del MPIfR hicieron una serie de todas las imágenes del cielo cubriendo una amplia gama de frecuencias, utilizando las antenas de banda alta y baja en Effelsberg. Se ha compilado una película de estas imágenes de todo el cielo (Figura 1b). La película comienza con una frecuencia de 35 MHz, y cada cuadro siguiente es 4 MHz superior en frecuencia, a través de 190 MHz. La resolución del telescopio LOFAR de Effelsberg cambia con la frecuencia. A los 35 MHz, la resolución es de unos 10 grados, a 110 MHz es aproximadamente es de 3,4 grados, y en 190 MHz es de 1,9 grados. Este cambio en la resolución puede ser visto por el tamaño aparente de las dos fuentes luminosas de Cygnus A y Cassiopeia A a medida que cambia la frecuencia.
Figura 2: La primera estación internacional del radiotelescopio de baja frecuencia LOFAR (IS-DE1), cerca de Effelsberg (Alemania). La fotografía, tomada desde una altura de 50 metros sobre el suelo, en una plataforma del telescopio de 100 m de radio, muestra una parte de las 96 antenas dipolo de banda baja de la estación de LOFAR en Effelsberg (primer plano) y el arreglo de banda alta, completado en 2009 (de fondo). Foto: James Anderson, MPIfR.
Los científicos de MPIfR y otras instituciones de toda Europa utilizarán mediciones de este tipo para estudiar la gran estructura del cielo a través de la materia interestelar de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Las bajas frecuencias observadas por LOFAR son ideales para el estudio de los electrones de baja energía de rayos cósmicos en la Vía Láctea, que trazan las estructuras de los campos magnéticos por la emisión sincrotrón. Otras características de gran escala, tales como los remanentes de supernovas, regiones de formación de estrellas e incluso algunas otras galaxias cercanas necesitarán medidas similares de los distintos telescopios LOFAR para proporcionar información precisa sobre las emisiones a gran escala en estos objetos. "Tenemos la intención de buscar los transitorios de radio utilizando las capacidades de imagen de todo el cielo de los telescopios LOFAR", dice Michael Kramer, director del Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Bonn. "La detección de fuentes rápidamente variables mediante LOFAR podría dar lugar a emocionantes descubrimientos de nuevos tipos de objetos astronómicos, similares a los descubrimientos de los púlsares y los estallidos de rayos gamma en las últimas décadas".
"El cielo de baja frecuencia está ahora verdaderamente abierto en Effelsberg y tenemos la capacidad en el observatorio de observar en una amplia gama de frecuencias de 10 MHz a 100 GHz", dice Anton Zensus, también director del MPIfR. "De esta manera podemos cubrir cuatro órdenes de magnitud en el espectro electromagnético".
LOFAR fue diseñado y desarrollado por ASTRON (Instituto de Radioastronomía de los Países Bajos) con 36 estaciones centradas en Exloo, en el noreste de los Países Bajos. Ahora es un proyecto internacional con estaciones que se están construyendo en Alemania, Francia, el Reino Unido y Suecia, conectado a la central de procesamiento de datos en Groningen (Países Bajos) y al centro de operaciones de ASTRON en Dwingeloo (NL). La primera estación de LOFAR internacional (IS-DE1) se completó en la zona del radio observatorio en Effelsberg, al lado del radiotelescopio de 100 metros del Instituto Max-Planck de Radioastronomía (MPIfR).
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