Radioastronomía con utensilios de cocina

Construir su propio radiotelescopio con un wok de cocina ofrece una forma única de realizar astronomía real de forma asequible, incluso en cielos muy contaminados.

Por Paul Sutter

El radiotelescopio Wok the Hydrogen (WOK) proporciona 24 pulgadas (61 centímetros) de apertura y resulta tener la forma perfecta para capturar las emisiones de radio de 21 cm de hidrógeno neutro. Crédito: Fung et al. (https://arxiv.org/pdf/2309.15163.pdf)

¿Quieres explorar las estrellas pero no puedes debido a la gran contaminación lumínica del cielo? Un equipo de astrónomos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong tiene una solución para usted. En lugar de intentar capturar la luz visible, sugieren utilizar ondas de radio, y han esbozado una forma particularmente interesante de hacerlo.

Con una configuración casera que consta de dispositivos electrónicos baratos y un simple wok de cocina, se pueden capturar datos astronómicos reales, midiendo la velocidad del hidrógeno neutro presente en toda nuestra Vía Láctea. Y si tienes suerte, también podrás recolectar evidencia de materia oscura.

Recientemente se envió un artículo que detalla el diseño y las capacidades del radiotelescopio de bricolaje al sitio de preimpresión arXiv.org.

Explora el cielo en ondas de radio

Los radiotelescopios, inventados en las primeras décadas del siglo XX, tienen muchas ventajas sobre los telescopios ópticos tradicionales. Por un lado, los radiotelescopios requieren mucha menos precisión, son menos complicados y no requieren ópticas costosas.

Un telescopio aficionado decente construido para observar la luz visual puede costar alrededor de 1.000 dólares. Mientras tanto, los radiotelescopios son mucho menos costosos porque básicamente son trozos de metal doblados para darles formas útiles.

Además, para realizar buenas observaciones con telescopios ópticos se necesitan cielos despejados y sin contaminación lumínica, situados lejos de las ciudades. Pero un gran número de personas vive en ciudades, lo que a menudo hace que la astronomía amateur sea territorio de los ricos y móviles, disponible sólo para aquellos con acceso a los cielos más oscuros.

Otra ventaja de los radiotelescopios es que, si bien los humanos ciertamente tienen una propensión a generar muchas emisiones de radio, esas emisiones creadas por el hombre son muy diferentes de las emisiones de radio producidas por objetos y fenómenos cósmicos. Eso significa que el ruido de radio causado por el hombre es relativamente fácil de filtrar utilizando técnicas de procesamiento digital simples, lo que no siempre es el caso de la contaminación lumínica visual.

Un enfoque único para la radioastronomía doméstica

Las ventajas anteriores son el fundamento básico del instrumento Wok for Hydrogen (WTH) desarrollado por los astrónomos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong, que se encuentran en una de las ciudades más densamente pobladas del planeta. El componente principal de este radiotelescopio de bricolaje es un wok de cocina común y corriente.

Mientras que otros equipos han propuesto kits de radioastronomía caseros utilizando antenas parabólicas sobrantes, resulta que los woks tienen la curvatura justa para apuntar a una frecuencia específica de emisiones de radio, alrededor de 1.420 megahercios (MHz). Esta también es la frecuencia de las ondas de radio emitidas por los átomos de hidrógeno neutros cuando sus electrones cambian la orientación de su espín.

Esta llamada línea de 21 cm es una señal relativamente débil. Pero dado que el hidrógeno es el elemento dominante en todo el cosmos, una galaxia como la Vía Láctea contiene grandes cantidades de hidrógeno neutro. Eso significa que puedes captar la señal con bastante facilidad, incluso cuando te enfrentas al abundante ruido de radio que se encuentra en las ciudades más congestionadas.

Construye tu propio radiotelescopio

El radiotelescopio WTH es sencillo de construir. Se empieza con un wok de cocina, que sirve como plato colector. Luego se toma alambre de cobre y se dobla en una configuración específica, como se detalla en el artículo. Este cable de cobre se convierte en la antena receptora que se utiliza para capturar las ondas de radio.

Tienes que subcontratar las siguientes dos partes, un amplificador de señal y un procesador digital. Pero puedes encontrar ambos fácilmente en línea y no deberías necesitar gastar más de $100 en ellos.

Y eso es. Esa es la configuración completa del telescopio. El procesador digital se puede conectar a cualquier computadora y hay software gratuito disponible para analizar el resultado. El coste total del sistema es inferior a 150 dólares, lo que supone aproximadamente un orden de magnitud inferior al coste de una instalación de telescopio óptico comparable.

Esta imagen del artículo reciente muestra a los investigadores la configuración básica de su radiotelescopio Wok the Hydrogen (WOK) en acción. Crédito: Fung et al. (https://arxiv.org/pdf/2309.15163.pdf)

Apuntando al hidrógeno neutro con WTH

Los investigadores probaron el telescopio WTH (que colocaron en una tina de plástico con ruedas para mayor movilidad) en su universidad, no lejos del centro de Hong Kong. Apuntaron el telescopio a distintas regiones del cielo y demostraron que podían detectar emisiones de hidrógeno neutro.

Sin embargo, la señal que detectaron no era exactamente de 1.420 MHz. En cambio, se cambió a frecuencias ligeramente más altas. Esto, explican los investigadores, se debe al movimiento del brazo espiral más cercano de la Vía Láctea hacia nosotros, que desplaza la radiación hacia el azul a una frecuencia más alta.

Al apuntar el telescopio en diferentes direcciones en diferentes épocas del año, usted también puede usar su propia configuración WTH para medir el movimiento del gas hidrógeno neutro a lo largo de la Vía Láctea, lo que lo convierte en el proyecto perfecto para un aficionado o club de astronomía.

Los investigadores también señalan que si te alejas de los cielos con contaminación lumínica, puedes lograr algo aún más fresco. Con suficiente sensibilidad, se puede medir el movimiento del hidrógeno neutro a diferentes profundidades dentro de la Vía Láctea, lo que puede usarse para construir un mapa 3D de la rotación del gas en toda nuestra galaxia.

Pero tenga en cuenta que la velocidad de rotación debería ser mayor de lo que cabría esperar considerando solo la gravedad combinada de toda la materia normal que emite luz dentro de nuestra galaxia. Y aunque no lo sepas, esa discrepancia es una de las pruebas clave de la existencia de materia oscura.

Es difícil creer cuánto conocimiento podemos aprender sobre el universo incluso con las herramientas más básicas, incluido un simple wok de cocina.

Fuente: astronomy.com