Las bandas de la radioastronomía: cómo ven los astrónomos los colores de la luz de radio


Las imágenes astronómicas a menudo están llenas de colores hermosos y sutiles. Si bien algunas imágenes son bastante precisas con los colores que vemos con nuestros ojos, la mayoría son imágenes de colores falsos diseñadas para hacer que ciertas características sean más evidentes. Este es siempre el caso de la luz que nuestros ojos no pueden ver, como la radio. Si bien podríamos hablar de los colores de la luz de la radio, no es así. Por razones prácticas e históricas, a menudo hablamos de radio en términos de bandas.

En esta imagen de radio de la galaxia Pinwheel (M33), se asignan diferentes colores a diferentes frecuencias de luz de radio. Crédito: NRAO / AUI / NSF

El color de la luz está definido por la frecuencia.
o longitud de onda
de sus olas. Para la luz visible, el rojo tiene una frecuencia más baja (y una longitud de onda más larga), mientras que el azul tiene una frecuencia más alta (y una longitud de onda más corta). Entonces, podríamos decir que cada frecuencia tiene un color único. Si lo ampliamos a otros tipos de luz como la radio o los rayos X, entonces toda la luz tiene color.

Por supuesto, nuestros ojos no pueden ver la luz de radio o rayos X. Ni siquiera podemos ver todos los colores de la luz visible. En cambio, nuestras retinas tienen tres tipos de células sensibles al color llamadas conos. Cada tipo de cono es sensible a una estrecha gama de colores, ya sean rojizos, verdosos o azulados. Luego, nuestro cerebro interpreta la luz de estos conos como una imagen a todo color.

En astronomía, podríamos decir que cada tipo de cono captura una banda de frecuencias ópticas. Por lo tanto, nuestros ojos tienen sensores de banda roja, banda verde y banda azul. Las bandas de color de la astronomía óptica no coinciden del todo con las de nuestros ojos, ya que dependen de la sensibilidad de las cámaras ópticas. Las bandas ópticas más comunes son R (rojo), V (visible) y B (azul), pero los astrónomos también usan I (infrarrojos) y U (ultravioleta).

Guías de ondas y desfasadores de diferentes tamaños. Crédito: NRAO / AUI / NSF

Debido a que las longitudes de onda de radio son mucho más largas que las visibles, las bandas de color que usamos para la radio a menudo se definen de manera diferente. En lugar de definirlos en términos de la sensibilidad de un detector, se definen en términos del tamaño de la guía de ondas utilizada para detectarlos. Una guía de ondas es básicamente un tubo o canal hueco que puede llevar una onda de radio al detector. El tamaño de la guía de ondas depende de la longitud de onda de la luz de radio, donde las longitudes de onda más largas requieren guías de onda más grandes.

Estas bandas de guías de ondas se remontan al desarrollo del radar en la Segunda Guerra Mundial, por lo que sus nombres no tienen rima o razón real. Eso fue por diseño, de modo que si un operador de radar mencionaba la banda X, la banda K o la banda Q, el enemigo tendría dificultades para averiguar la frecuencia del radar. Con el tiempo también se agregaron otras bandas.

Las bandas de guía de ondas todavía se utilizan a menudo. El Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) utiliza bandas de guía de ondas y es tan sensible que utiliza tres frecuencias ligeramente diferentes en la banda K. Pero otros observatorios de radio definen sus propias bandas en función de la sensibilidad de sus telescopios. Por ejemplo, el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) puede observar longitudes de onda de 8,6 mm a 0,32 mm y divide este rango en 10 bandas.

Aunque las llamamos bandas, eso no significa que un radiotelescopio pueda capturar toda la luz por igual dentro de una banda en particular. Para cualquier detector, existe una frecuencia particular donde es más sensible. Para longitudes de onda que difieren ligeramente de esa frecuencia óptima, el detector es menos sensible. Lo mismo ocurre con la forma en que nuestros ojos ven el color. Los conos rojos de nuestras retinas son más sensibles al rojo, pero pueden detectar un poco de luz verde. Lo mismo es cierto para los otros conos en nuestros ojos.

Ver colores nos permite distinguir ciertas características que nos rodean, como ver una manzana roja brillante entre las hojas verdes del manzano. Lo mismo ocurre con la radioastronomía. Mediante el uso de diferentes bandas de frecuencia, los astrónomos pueden distinguir el resplandor frío de microondas del polvo y el gas del resplandor de radio caliente de los electrones que se arremolinan en un campo magnético. Muchos de los diferentes colores de la luz de radio se producen mediante diferentes procesos. Al observar estos colores, los radioastrónomos pueden comprender cómo se comporta todo, desde las estrellas hasta los agujeros negros.

nrao

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