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Cómo los radiotelescopios detectan señales del espacio profundo

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This photo, taken in 1969, shows the telescope as it was around the time of the first manned Moon landing. CSIRO's Parkes radio telescope was officially opened on the 31 October 1961 by the Governor-General, Viscount De L'Isle forty years on, it is still one of the most advanced
Imagen: division, CSIRO · CC BY 3.0 · Wikimedia Commons

En resumen

Los radiotelescopios recogen ondas de radio extremadamente débiles con grandes platos o redes de antenas, luego amplifican y combinan las señales —a veces vinculando instrumentos a través de continentes con sincronización de reloj atómico— para revelar detalles invisibles para los telescopios ordinarios. Este enfoque ha producido la primera imagen de un agujero negro, encontrado más de mil púlsares con un solo plato, y capturados cientos de ráfagas de radio rápidas de fracción de segundo.

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Los radiotelescopios no se parecen a los telescopios ópticos, pero funcionan con el mismo principio básico: recopilar luz, enfocarla y analizarla. La diferencia es la longitud de onda. Según el Observatorio Nacional de Radioastronomía de EE.UU. (NRAO), los radiotelescopios observan longitudes de onda aproximadamente entre 1 milímetro y 10 metros, mucho más largas que los pocos cientos de nanómetros de la luz visible, por lo que sus 'lentes' son platos de metal en lugar de vidrio.

Convertir un susurro débil en datos utilizables

El NRAO describe las señales de radio cósmicas como asombrosamente débiles, y señala que una sola señal de teléfono celular lleva aproximadamente mil mil millones de veces más potencia que las débiles ondas de radio cósmicas que estos telescopios están construidos para detectar. Para detectar algo útil, un radiotelescopio necesita una gran área de recopilación y electrónica sensible.

Vinculación de telescopios: interferometría

Un solo plato, sin importar cuán grande sea, no puede igualar el detalle fino que puede lograr un telescopio óptico. El NRAO explica que los radioastrónomos resuelven esto con interferometría: apuntando varias antenas al mismo objeto y usando una supercomputadora llamada correlador para combinar sus señales como si provinieran de un telescopio gigante. Debido a que la misma señal cósmica llega a cada antena en un instante ligeramente diferente, las diferencias de tiempo resultantes permiten a los astrónomos reconstruir mucho más detalle del que cualquier plato único podría capturar solo. El NRAO señala que los correladores pueden funcionar a velocidades de femtosegundo, realizando hasta 16 cuadrillones de operaciones por segundo, y que su Matriz de Base Muy Larga extiende antenas a través de continentes, sincronizadas por reloj atómico de máser de hidrógeno preciso a algunos mil millonésimos de segundo.

Imágenes de un agujero negro con un telescopio del tamaño de la Tierra

La demostración más clara de esta técnica es el Telescopio del Horizonte de Eventos (EHT). Según el NRAO, vincula ocho radiotelescopios de base terrestre distribuidos por todo el mundo, que observaron juntos durante una campaña de 2017 utilizando interferometría de base muy larga para que actuaran como un instrumento único de aproximadamente el tamaño de la Tierra. Cada telescopio grabó aproximadamente 350 terabytes de datos por día; las grabaciones fueron posteriormente transportadas a correladores especializados en el Instituto Max Planck de Radioastronomía y el Observatorio Haystack del MIT para ser combinadas.

El objetivo era el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87. Su horizonte de eventos abarca aproximadamente 40 mil millones de kilómetros, sin embargo, desde la Tierra el anillo brillante resultante alrededor de su sombra medía solo alrededor de 40 microarcosegundos de ancho, una escala que el NRAO compara con 'medir la longitud de una tarjeta de crédito en la superficie de la Luna'. Los datos combinados produjeron la primera imagen de la sombra de un agujero negro.

Captura de ráfagas de fracción de segundo de todo el universo

No todos los radiotelescopios confían en un plato en absoluto. CHIME, el Experimento de Mapeo de Intensidad de Hidrógeno Canadiense en el Observatorio de Radioastronomía Dominion en Columbia Británica, utiliza cuatro reflectores cilíndricos de media tubería fija sin piezas móviles, según la Física del MIT. En lugar de hardware de dirección, su correlador procesa aproximadamente 7 terabits de datos por segundo para reconstruir digitalmente señales que llegan desde miles de direcciones en el cielo simultáneamente.

Ese diseño hizo que CHIME fuera extraordinariamente efectivo para detectar ráfagas de radio rápidas (FRBs), destellos de milisegundos de energía de radio desde el espacio profundo. En su primer año de operación, 2018–2019, CHIME detectó 535 nuevas FRBs, casi cuadriplicando los aproximadamente 140 estallidos conocidos en todo el mundo hasta ese momento, reportó Física del MIT. El total incluyó 18 fuentes que estallaron repetidamente, un patrón que sugería que las FRBs repetidas y de una sola vez pueden surgir de diferentes mecanismos astrofísicos.

El plato más grande del mundo y lo que viene después

El Telescopio Esférico de Apertura de Quinientos Metros de China (FAST), construido en un valle natural en la provincia de Guizhou, tiene un plato de 500 metros hecho de aproximadamente 4.400 paneles de aluminio ajustables, dándole una apertura efectiva de aproximadamente 300 metros en cualquier momento dado, según EarthSky. Observa longitudes de onda de 10 centímetros a 4,3 metros y tiene aproximadamente el doble del área de recopilación del plato Arecibo de 305 metros al que superó en tamaño. FAST se hizo completamente operativo en enero de 2020 y comenzó a asignar aproximadamente el 10% de su tiempo de observación a investigadores internacionales en agosto de 2021.

Esa sensibilidad se ha traducido en una cosecha récord de púlsares —estrellas de neutrones de rápida rotación que barren haces de ondas de radio más allá de la Tierra como un faro. A partir de octubre de 2025, FAST había identificado 1.152 púlsares, más que el total combinado encontrado por otros telescopios en todo el mundo durante el mismo período, reportó la emisora estatal china CGTN.

El siguiente salto en escala ya está en construcción. El Observatorio SKA está construyendo dos matrices complementarias, según su propia descripción del proyecto: SKA-Low en Australia Occidental, con 131.072 antenas distribuidas en una línea de base máxima de 74 kilómetros, y SKA-Mid en Sudáfrica, con 197 antenas de plato que abarcan una línea de base máxima de 150 kilómetros. Juntos, los dos sitios tienen la intención de permitir a los astrónomos estudiar la estructura de galaxias, los entornos alrededor de agujeros negros y las ondas gravitacionales con mayor detalle de lo que los instrumentos existentes permiten.

Radiotelescopios y matrices mencionados en este artículo
InstrumentoUbicaciónDiseñoFigura clave
FASTGuizhou, ChinaPlato único de 500 m, ~4.400 paneles ajustables1.152 púlsares encontrados a partir de oct. 2025 (CGTN)
CHIMEColumbia Británica, CanadáCuatro reflectores cilíndricos fijos, sin piezas móviles535 nuevas ráfagas de radio rápidas en el primer año (Física del MIT)
Telescopio del Horizonte de EventosRed global (virtual)VLBI vinculando 8 observatorios, línea de base del tamaño de la TierraPrimera imagen de agujero negro, M87, campaña de 2017 (NRAO)
SKA-LowAustralia Occidental131.072 antenasLínea de base máx. 74 km (SKAO)
SKA-MidSudáfrica197 antenas de platoLínea de base máx. 150 km (SKAO)

Preguntas

¿Qué es un radiotelescopio?
Es un instrumento, generalmente un plato grande o una red de antenas, que recoge luz de longitud de onda de radio (aproximadamente 1 milímetro a 10 metros) del espacio, la enfoca, la amplifica y la registra para análisis, según el NRAO.
¿Por qué los astrónomos vinculan varios radiotelescopios?
Un plato único no puede igualar el detalle fino que logran los telescopios ópticos, por lo que los radioastrónomos utilizan interferometría: combinan señales de varias antenas con sincronización precisa para que actúen como un telescopio mucho más grande, explica el NRAO.
¿Qué detectó realmente el Telescopio del Horizonte de Eventos?
En una campaña de observación global de 2017, ocho observatorios de radio vinculados actuando como un telescopio del tamaño de la Tierra registraron el anillo brillante de luz doblado alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87, produciendo la primera imagen de la sombra de un agujero negro, según el NRAO.
¿Qué son las ráfagas de radio rápidas y cómo se encuentran?
Son destellos de milisegundos de energía de radio desde el espacio profundo; el telescopio CHIME en Canadá, que no tiene piezas móviles, detectó 535 nuevas en su primer año de operación al escanear digitalmente miles de direcciones del cielo a la vez, reportó Física del MIT.
¿Cuál es el radiotelescopio de plato único más grande del mundo?
El telescopio FAST de China en la provincia de Guizhou, con un plato de 500 metros y una apertura efectiva de 300 metros, es descrito por EarthSky como el observatorio de radiotelescopio de plato único más grande del mundo, aproximadamente el doble del área de recopilación del antiguo plato Arecibo.

Fuentes

  1. NRAO — What are Radio Telescopes?
  2. NRAO — Astronomers Capture First Image of a Black Hole
  3. MIT Physics — CHIME telescope detects more than 500 mysterious fast radio bursts in its first year of operation
  4. CGTN — FAST telescope discovers 1,152 pulsars, far surpassing global peers
  5. EarthSky — China's huge FAST telescope to open to international observers
  6. SKA Observatory — Explore the Telescopes

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