¿Qué sucederá al Observatorio de Arecibo?

No hay una respuesta sencilla. En el futuro inmediato, diferentes radiotelescopios de todo el mundo tomarán el relevo de varias maneras; cómo eso suceda dependerá de las necesidades de los observadores individuales y las colaboraciones. A menos que alguien fuera a construir un observatorio idéntico en la misma latitud que Arecibo, con el mismo rango de frecuencia, opciones de receptor y campo de visión. . . tendremos que extender la observación. Dado que realmente no esperábamos perder Arecibo por más de un año$^{\dagger}$, hay muchas cosas en el aire. Inserta "probablemente" y "quizás" en esta respuesta donde quieras.

Hago cronometraje de púlsares, así que hablaré sobre cómo sería un futuro sin Arecibo desde nuestra perspectiva. Los dos instrumentos principales de mi colaboración fueron Arecibo y el Telescopio Green Bank de 100 metros (GBT), con aproximadamente la mitad del tiempo de observación en Arecibo y la otra mitad en el GBT. No hay planes firmes establecidos para la estrategia exacta que tomaremos en el futuro, pero tendremos que disminuir nuestra cadencia de observación en el GBT (es decir, con qué frecuencia observamos ciertos púlsares) para que podamos usar parte del tiempo para observar púlsares que normalmente observaríamos en Arecibo. Entonces, el GBT puede tomar parte de la carga, pero como solo tenemos una cantidad finita de tiempo de observación, eso afecta nuestras otras observaciones. Es probable que tengamos que disminuir la cadencia de las observaciones y la cantidad de púlsares que monitoreamos regularmente.

Los arreglos de temporización de Pulsar también tendrán opciones con otros instrumentos existentes en el futuro inmediato. Uno clave es el Experimento Canadiense de Mapeo de la Intensidad del Hidrógeno (CHIME) en Canadá. La gente de CHIME podrá observar todos nuestros púlsares del hemisferio norte ( CHIME Pulsar Collaboration, 2017 ), lo cual es excelente. A corto plazo, CHIME aliviará ligeramente la carga de perder Arecibo. También hemos hecho un poco de sincronización con el Very Large Array, aunque no creo que sea un jugador importante en el futuro.

Eso nos lleva a los telescopios actualmente en las etapas de planificación o en construcción. Se espera que el DSA-2000 ( Hallinan et al. 2019 ) vea la luz por primera vez a fines de la década de 2020 y probablemente se convierta en una parte importante de nuestras observaciones en curso. El Square Kilometre Array también será extremadamente importante para la radioastronomía en general; no sé si en particular lo usaremos mucho. El SKA también debería llegar a su finalización en la próxima década.

Estas son solo las opciones potenciales actuales de mi rincón del mundo astronómico, y son bastante tentativas. Arecibo fue nuestro destornillador más utilizado en la caja de herramientas, por lo que ciertamente hemos sido golpeados. Esperamos poder complementar de alguna manera el GBT con CHIME e idealmente DSA-2000 dentro de una década, por lo que en ese sentido, efectivamente sucederán a Arecibo para nuestras observaciones. En realidad, todo lo que eso significa es que no perderemos tanta capacidad de observación, pero no se acerca a compensar la pérdida. Presumiblemente, otras colaboraciones y astrónomos aumentarán su uso en los observatorios mejor equipados para sus observaciones, según los requisitos de front-end/back-end y el campo de visión.

No va a ser divertido. Nos retrasaremos. Pero la ciencia continuará. Lo resolveremos.

Vale la pena actualizar esta respuesta ahora que se ha publicado el libro blanco para el propuesto Telescopio de Arecibo de Próxima Generación (NGAT). El Observatorio de Arecibo ha propuesto una matriz escalonada de pequeños platos montados en una plataforma circular de ~300 metros de diámetro (o potencialmente múltiples plataformas más pequeñas) que estarían inclinadas en varias direcciones para brindar una cobertura razonable del cielo. Una variante involucró 1112 platos de 9 metros, ya que los platos más pequeños brindan una mayor eficiencia de empaque y, por lo tanto, maximizan el área de recolección. Independientemente de la configuración precisa, el sumidero que albergaba el antiguo plato de 305 metros idealmente sería el hogar de la nueva matriz.

El objetivo es una cobertura de frecuencia de 200 MHz a 30 GHz a través de cuatro receptores de banda ancha y un campo de visión dependiente de la frecuencia que va de 6 grados a 300 MHz a 3,5 minutos de arco a 30 GHz, un aumento significativo del campo de visión en un factor respecto a su predecesor. de 500. Los platos también estarían equipados con transmisores para observaciones de radar.

Si el NGAT se construirá es una pregunta para la que nadie tiene respuestas todavía. Costaría aproximadamente $ 450 millones, lo que podría restar dinero a otros proyectos a menos que reciba fondos especiales del Congreso o apoyo de fuentes privadas. Además, la configuración no se ha probado a una escala tan grande, por lo que existen algunas preocupaciones técnicas y de ingeniería (el grupo consideró pero rechazó los diseños de matriz clásica y de plato único). Dicho todo esto, el diseño se armó en un período de tiempo impresionantemente corto, e incluso si el NGAT no se construye, las consideraciones científicas que se tomaron en él pueden inspirar diseños futuros para telescopios de reemplazo en Arecibo.

$^{\dagger}$Esto no es del todo cierto, ya se había estudiado en detalle un escenario en el que perdemos Arecibo. Pero . . . Creo que mucha gente sintió que era más probable que estuviera fuera de servicio por un tiempo, pero que podría salvarse de alguna manera y, con suerte, volver a estar en línea en poco tiempo. Este no era el jueves que esperábamos.

Como dijiste, la pérdida de Arecibo definitivamente hará mella en el campo de la radioastronomía. En cuanto a lo que ayudará a tomar su lugar, hay un par de opciones.

El Observatorio de Green Bank ha sido y sigue siendo un observatorio de radio ampliamente utilizado. Ayuda en muchas iniciativas, no limitadas pero incluyendo Breakthrough Listen . Sé que hay muchas personas que trabajan en/con Arecibo que están conectadas de varias maneras con Green Bank, así que me imagino que algunas de las responsabilidades/tareas o proyectos de observación podrían terminar en manos de Green Bank.

Además, la matriz de telescopios Allen se está renovando actualmente para usarse a mayor escala para observar varias fuentes de radio, por ejemplo. FRB. Yo pensaría que en un futuro cercano, cuando las cosas alcancen la escala y estén listas para usarse, la ATA también ayudaría a llenar el vacío que ha creado la pérdida de Arecibo.

Creo que también vale la pena mencionar FAST: el telescopio esférico de apertura de quinientos metros de China. El nombre es un poco engañoso, ya que la apertura que utiliza el telescopio no es de 500 metros de diámetro, pero ha estado descubriendo púlsares a un ritmo bastante rápido (juego de palabras) en los últimos años. Puedes ver sus descubrimientos aquí .

Y, como estoy seguro de que muchos de ustedes en el mundo de la radioastronomía han escuchado, se proyecta que Square Kilometer Array tenga su primera luz en 2027. Cuando esté terminado, será el radiotelescopio más grande y más poderoso/sensible jamás creado. , y sin duda será de gran valor para el campo de la radioastronomía.

La gran pérdida es para la astronomía de radar . Arecibo era uno de los dos únicos telescopios de radar en el mundo en uso regular y era, con mucho, el más poderoso: una antena de 300 metros y un transmisor de megavatios, frente a la antena de 70 metros y el transmisor de 500 kilovatios de Goldstone . No estoy al tanto de ningún plan para los sucesores: FAST no puede equiparse con un transmisor sin una reconstrucción completa de la plataforma del receptor, y ninguno de los otros platos se acerca al tamaño de Arecibo.

¿Qué sucederá al Observatorio de Arecibo?

(Como ya se mencionó en esta respuesta ) Uno de los usos de Arecibo fue como un poderoso transmisor para la astronomía de radar . Para más sobre eso ver

• esta respuesta a ¿Hay algún papel hoy que justifique la construcción de un gran radiotelescopio de plato único para reemplazar a Arecibo?
• ¿La distancia más lejana a un objeto del sistema solar que ha sido medida por radar?
• ¿Cómo detectó Arecibo lagos de metano en Titán y tomó imágenes de los anillos de Saturno?
• ¿Por qué Saturno es invisible en esta imagen de radar de sus anillos?
• ¿Por qué se necesitaba el plato Green Bank de 100 m junto con el plato Goldstone de 70 m de DSN para detectar Chandrayaan-1 en órbita lunar? (referencias en el mismo)

Bueno, parece que el icónico Telescopio (Radio) Green Bank ( sitio web ) ahora ha sido equipado con un transmisor para emitir pulsos de radar potentes y bien colimados en el espacio para fines de astronomía de radar.

Según este comunicado de prensa:

El Green Bank Telescope (GBT) de GBO, el radiotelescopio totalmente orientable más grande del mundo, fue equipado con un nuevo transmisor desarrollado por Raytheon Intelligence & Space, que le permite transmitir una señal de radar al espacio. El Very Long Baseline Array (VLBA) de todo el continente del NRAO recibió la señal reflejada y produjo imágenes del lugar de alunizaje del Apolo 15.

La prueba de concepto, que culmina un esfuerzo de dos años, allana el camino para diseñar un transmisor más potente para el telescopio. Más potencia permitirá una mejor detección e imágenes de pequeños objetos que pasan por la Tierra, lunas que orbitan alrededor de otros planetas y otros desechos en el Sistema Solar.

La tecnología se desarrolló como parte de un acuerdo cooperativo de investigación y desarrollo entre NRAO, GBO y Raytheon.

“Este proyecto abre una gama completamente nueva de capacidades tanto para NRAO como para GBO”, dijo Tony Beasley, director del Observatorio Nacional de Radioastronomía y vicepresidente de Radioastronomía en Associated Universities, Inc. (AUI). “Hemos participado antes en importantes estudios de radar del Sistema Solar, pero convertir el GBT en un transmisor de radar planetario orientable ampliará en gran medida nuestra capacidad para seguir nuevas e intrigantes líneas de investigación”.

Usando la información recopilada con esta última prueba, los participantes finalizarán un plan para desarrollar un sistema de radar de alta potencia de 500 kilovatios que puede obtener imágenes de objetos en el Sistema Solar con un detalle y una sensibilidad sin precedentes. El mayor rendimiento también permitirá a los astrónomos utilizar señales de radar tan lejanas como las órbitas de Urano y Neptuno, aumentando nuestra comprensión del Sistema Solar.

“El sistema planificado será un salto adelante en la ciencia del radar, permitiendo el acceso a características nunca antes vistas del Sistema Solar desde aquí mismo en la Tierra”, dijo Karen O'Neil, directora del sitio del Observatorio Green Bank.

De la prueba exitosa de NRAO allana el camino para un nuevo radar planetario (se ve un poco astigmático)

subtítulo:

Imagen de radar GBT-VLBA de la región donde aterrizó el Apolo 15 en 1971. La característica con forma de serpiente es Hadley Rille, un remanente de actividad volcánica antigua, probablemente un tubo de lava colapsado. El cráter en la parte superior, junto al rille, se llama Hadley C y tiene unos 6 kilómetros de diámetro. Esta imagen muestra objetos tan pequeños como 5 metros de ancho.

Crédito: NRAO/GBO/Raytheon/NSF/AUI