Gran Telescopio Milimétrico

Gran Telescopio Milimétrico

Organización	Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, Universidad de Massachusetts
Lugar	Atzitzintla (Puebla, México)
Longitud de onda	microondas
Fecha de construcción	1997 - 2008
Página Web	[1]
Características físicas
Tipo de telescopio	Radiotelescopio
Diámetro	50m
Superficie de recolección	~2,000 m²
Plano focal	1.33mm
Montado	Telescopio de apertura simple con una superficie reflectora primaria de 50 m de diámetro, espejo secundario de 2.64 m de diámetro descansa sobre 16 ruedas encerradas en 4 carritos, que se deslizan sobre una vía de acero para realizar rotaciones acimutales. La alidada contiene un cuarto de control y las cabinas de receptores, donde la instrumentación recibirá el haz reflejado por el espejo terciario y la óptica templada de acoplamiento.
Cúpula	ninguna
Coordenadas géográficas	18º 59' 06" N 97º 18' 53" O

El Gran Telescopio Milimétrico (GTM) (Inglés: Large Millimeter Telescope, o LMT) es el radiotelescopio más grande del mundo en su rango de frecuencia, y fue construido para observar ondas de radio en la longitud de onda de 1 a 4 milímetros. El diseño contempla una antena de 50 metros de diámetro y una área de recolección de 2000 m². Está localizado en lo alto del volcán Sierra Negra (aproximadamente a 4,600 msnm), que se encuentra junto al Pico de Orizaba, el pico más alto de México ubicado entre los estados de Puebla y Veracruz. El GTM es un proyecto binacional mexicano (80%) - estadounidense (20%) del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y la Universidad de Massachusetts en Amherst.

Ubicación del GTM.

Las observaciones milimétricas a llevarse a cabo con el GTM permitirán a los astrónomos ver regiones del espacio que han sido previamente oscurecidas por polvo interestelar, incrementando nuestro conocimiento de la formación de estrellas, además está particularmente adaptado para observar planetas y planetoides del Sistema Solar y discos protoplanetarios fuera del mismo, los cuales son relativamente fríos y emiten la mayoría de su radiación en forma de ondas milimétricas. Existen también propuestas para observar fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas, así como núcleos de galaxias activas.

Instrumentación

El conjunto de instrumentos del GTM se compone de cámaras bolométricas de banda ancha y arreglos heterodinos, un receptor de un solo elemento de resolución o pixel y un versátil espectrómetro autocorrelador digital multi-propósito.

Instrumentos heterodinos

SEQUOIA es un arreglo criogénico de plano focal que cuenta con 32 pixeles de polarización doble, distribuidos en paneles de 4 x 4, alimentados por cornetas cuadradas separadas por 2fλ. El arreglo se ha diseñado para que opere en el intervalo de 85 a 115.6 GHz a 18 K. Los preamplificadores del arreglo son circuitos integrados de microondas monolíticos de fosfato de indio (InP), diseñados en UMass-Amherst, con ruido por debajo de los 55 K en el intervalo de 85 a 107 GHz, alcanzando los 90 K a 116 GHz.

El buscador de corrimientos al rojo
Se trata de un receptor novedoso diseñado para cubrir instantáneamente la banda atmosférica de 90 GHz en una sola sintonización, con tecnología de amplificadores de microondas monolíticos de banda ancha como los que usa SEQUOIA. El receptor cuenta con cuatro pixeles dispuestos en una configuración de doble haz y doble polarización, y alcanza temperaturas de ruido tan bajas como < 50 K en la banda de 75 a 111 GHz. Los haces con polarizaciones ortogonales se combinan en transductores ortomodales basados en guías de onda. El intercambio de haces en el cielo se efectúa gracias a un interruptor polarimétrico de rotación Faraday y una red de alambre frente a las cornetas. Debido a que este intercambiador no tiene componentes mecánicas móviles, el buscador de corrimientos al rojo tendrá una estabilidad excepcional en las líneas de base, apropiada para la detección de la escalera de transiciones del CO que emiten las galaxias en formación a distancias cosmológicas. El espectrómetro en el que se recibe la señal es un autocorrelador analógico innovador que cubre toda la ventana de 36 GHz con una resolución de 31 MHz, lo que equivale a 100 km/s a 90 GHz.

El receptor de 1mm
Cubrirá la banda atmosférica de 210-275 GHz con un solo pixel superconductor-aislante-superconductor de doble polarización. El receptor tendrá alta sensibilidad ya que usará un esquema de separación de bandas laterales. En cada polarización se contará con 8 GHz de ancho de banda efectivo, con una temperatura de sistema menor que 100 K. El receptor, actualmente en desarrollo, se utilizará en la etapa de instalación y pruebas del GTM.

El espectrómetro de banda ancha
Los detectores heterodinos utilizarán el espectrómetro genérico del GTM. Se trata de un sistema autocorrelador digital de banda ancha, capaz de tomar hasta 64 entradas y producir espectros en diversas combinaciones del ancho de banda total y resolución espectral. El espectrómetro del GTM se acoplará a sistemas como SEQUOIA, a sistemas de un solo pixel y a otros sistemas, como los arreglos de plano focal de gran formato que se planean a futuro. Los espectrómetros de autocorrelación son un recurso habitual cuando se requiere de un sistema flexible para diferentes modos de observación, como son el intercambio de posiciones, frecuencias, haces, o cartografía de barrido, y para optimizar los resultados de programas científicos diversos. El espetrómetro autocorrelador del GTM se ha diseñado para que ofrezca combinaciones de resoluciones espectrales δv ~ 0.01 - 100 km/s y anchos de banda δv ~ 20 - 10000 km/s.

Instrumentos de continuo

AzTEC
AzTEC es una cámara milimétrica de 144 pixeles que opera a 1.1 y 2.1mm. La radiación se acopla a bolómetros de tela de araña de Si-Ni, dispuestos en paquetes hexagonales compactos, y alimentados por un arreglo de cornetas separadas por 1.4 fλ. El dispositivo obtiene imágenes completamente muestreadas mediante movimientos del telescopio o del espejo secundario.

Los detectores se enfrían a ~250 mK dentro de un criostato de 3He de ciclo cerrado, con tres etapas. El campo de visión de AzTEC en el GTM es 2.4 minutos de arco cuadrados. Tiene una sensibilidad por pixel de ~3 mJy Hz-1/2 y el ancho a media altura del haz a 1.1mm es de 6 segundos de arco. AzTEC imprimirá una velocidad de cartografía extraordinaria de 0.36 grados2/hr/mJy2.

AzTEC se ha instalado y probado con éxito en el JCMT en junio del 2005, y ha ejecutado un programa extensivo de observaciones científicas en noviembre y diciembre del 2005 como instrumento invitado.

La cámara AzTEC se ha construido en UMass-Amherst en colaboración con el equipo intrumentalista de Bolocam. En la página de AzTEC se puede encontrar información más detallada acerca del instrumento y su programa científico abierto a la competencia de tiempo.

SPEED
La cámara que medirá las distribuciones espectrales de energía, SPEED, es el prototipo de una futura cámara de campo amplio que utilizará bolómetros de frecuencia selectiva. SPEED está configurada como un arreglo de 2 x 2 elementos de imagen o pixeles, donde cada uno alberga 4 bolómetros que operan a 2.1, 1.3, 1.1 y 0.85 mm, respectivamente. A diferencia de los bolómetros de banda ancha tradicionales, que requieren filtros externos para definir la banda del detector, los de frecuencia selectiva usan un filtro de interferencia cuasi óptico como absorbedor de potencia. Usándolos en cascada y sintonizándolos a diferentes frecuencias de absorción, es posible crear un pixel multi-frecuencia instantáneo compacto. Los 16 termistores se enfrían a 250 mK mediante un refrigerador de 3He, y se leen con un multiplexor superconductor de 1 x 8 desarrollado por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST). La sensibilidad de los elementos de detección de SPEED varía entre 1 y 3 mJy Hz-1/2 entre 2.1 y 0.85mm.

SPEED es fruto de una colaboración entre UMass-Amherst, NASA/GSFC y la Universidad de Chicago. Se espera que SPEED pase la fase de instalación y pruebas en algún telescopio de 10-15m en el año 2006.

Enlaces externos

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Large Millimeter Telescope. Commons
• Sitio oficial del GTM
• Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
• University of Massachusetts Astronomy Department (English)