Um novo conjunto de receptores instalados em antenas no Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) alcançou a primeira luz. Com ele, eles estabeleceram um novo recorde para os comprimentos de onda mais longos visíveis com a matriz de rádio. A conquista abriu uma janela para o universo antes inacessível ao telescópio, graças a uma equipe internacional de engenheiros, incluindo engenheiros do Observatório Nacional de Radioastronomia (NRAO).
Os cientistas alcançaram a primeira luz com o receptor de Banda 1 em 14 de agosto de 2021, com observações bem-sucedidas da borda da Lua, seguidas pelas primeiras observações de teste de interferometria bem-sucedidas usando dois receptores de Banda 1 em 17 de agosto e aquisição do primeiro espectro de rádio em 27 de agosto. Durante os testes, os cientistas observaram e receberam com sucesso sinais de vários objetos celestes, incluindo os planetas Vênus e Marte do Sistema Solar, Orion KL – um aglomerado de estrelas dentro de uma nuvem molecular, VY Canis Majoris – uma estrela hipergiante pulsante variável vermelha e quasar 3C 279.
O ALMA observa o universo em uma ampla faixa de comprimentos de onda de rádio dentro da faixa milimétrica e submilimétrica do espectro eletromagnético com a ajuda de receptores especializados. As 66 antenas do ALMA foram previamente equipadas com oito receptores diferentes, operando em comprimentos de onda de 3,6 mm (ALMA Banda 3) a 0,3 mm (ALMA Banda 10). Esses novos receptores da Banda 1 são sensíveis a ondas de rádio entre 6 e 8,5 mm de comprimento, expandindo a capacidade das antenas de detectar mais comprimentos de onda de luz de fontes cósmicas distantes.
“Esta nova banda ajudará os cientistas a entender melhor como os discos de poeira que vemos ao redor de muitas estrelas jovens se transformam em planetas. Também nos dará imagens muito mais detalhadas de plasma quente em aglomerados de galáxias e quasares, e nos ajudará a detectar distantes , galáxias obscurecidas pela poeira que ainda são desconhecidas “, disse Brian Mason, cientista da equipe do NRAO. “A localização do ALMA no hemisfério sul, combinada com seu grande número de antenas e esses novos receptores, permitirá visualizações de comprimento de onda centimétrica sem precedentes de objetos celestes em nossa própria galáxia e além.”
A sensibilidade ao comprimento de onda de um receptor de radioastronomia é tão boa quanto os componentes dos quais é feito. Dois dos componentes mais críticos da Banda 1, os amplificadores de baixo ruído (LNAs) e os osciladores locais (LOs), foram construídos no Laboratório de Desenvolvimento Central (CDL) do NRAO. “Os LNAs desempenham um papel fundamental na maximização da sensibilidade dos receptores no ALMA e em quaisquer outros receptores de radioastronomia e LOs permitem que sejam sintonizados”, disse Bert Hawkins, diretor do CDL. “O projeto e a produção desses dois subsistemas críticos exigem conhecimentos e habilidades altamente especializados. É aí que entra o CDL.”
Os amplificadores de baixo ruído são o componente ativo mais próximo da antena em um receptor de radioastronomia e, como resultado, desempenham um papel crítico em sua operação. “O papel dos amplificadores de baixo ruído é definir o desempenho do ruído do receptor geral, por isso é uma parte importante do sistema”, disse Hawkins. “Para fazer isso, ele precisa adicionar muito pouco ruído ao sistema, ter alto ganho e ter uma faixa dinâmica adequada ao longo dos comprimentos de onda sendo observados, e fazer isso é uma especialidade de nossa equipe de LNA no CDL.”
Os osciladores locais produzem sinais que, quando combinados com sinais amplificados do espaço, convertem os sinais para frequências mais baixas. “A melhor maneira de entender um oscilador local é que ele nos permite pegar sinais do espaço, que são incorporados com informações cientificamente úteis, mas estão em frequências muito altas para serem processados posteriormente, e convertê-los em frequências onde podemos filtrar, digitalizar, e processo para formar uma imagem sem corromper as informações científicas úteis dentro “, disse Hawkins. “A arte de construir um bom oscilador local é criar um dispositivo que produza um sinal forte, sem ruídos e sintonizável – outra especialidade do CDL. Na verdade, construímos todos os LOs para o ALMA.”
O desenvolvimento da Banda 1 foi liderado pelo Instituto Acadêmico Sinica de Astronomia e Astrofísica de Taiwan (ASIAA), com o apoio de uma equipe internacional composta pelo NRAO, o Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), o Instituto de Astrofísica Herzberg no Canadá, o Instituto Nacional de Astrofísica do Canadá Instituto Chung-Shan de Ciência e Tecnologia (NCSIST) em Taiwan e a Universidade do Chile. A Universidade do Chile ajudou no desenvolvimento e produção de elementos ópticos para os receptores da Banda 1, incluindo lentes e antenas de chifre.
Anteriormente, a CDL desenvolveu os receptores da Banda 6 do ALMA, que são sensíveis a ondas de rádio entre 1,1 e 1,4 mm de comprimento (frequências entre 211 e 275 GHz). A banda 6 é um dos receptores mais produtivos cientificamente usados no ALMA.
Publicado em 09/09/2021 08h28
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