El telescopio Lovell ( en inglés : Lovell Telescope , LUV -əl ) es un radiotelescopio ubicado en el Observatorio Jodrell Bank , cerca de Goostrey , Cheshire , en el noroeste de Inglaterra. Cuando se terminó su construcción en 1957, el telescopio era el radiotelescopio de plato orientable más grande del mundo con 76,2 m (250 pies) de diámetro; [ 1 ] ahora es el tercero más grande, después del telescopio Green Bank en Virginia Occidental , Estados Unidos, y el telescopio Effelsberg en Alemania. [2] Originalmente se lo conocía como el "telescopio de 250 pies" o el radiotelescopio de Jodrell Bank, antes de convertirse en el telescopio Mark I alrededor de 1961 cuando se discutían los futuros telescopios ( Mark II , III y IV). [3] En 1987 pasó a llamarse Telescopio Lovell en honor a Sir Bernard Lovell , [4] y en 1988 se convirtió en un edificio catalogado de Grado I. [5] [6] [7] El telescopio forma parte de los conjuntos de radiotelescopios de la red MERLIN y de la red europea VLBI .
Tanto Bernard Lovell como Charles Husband fueron nombrados caballeros por su papel en la creación del telescopio. [8] En septiembre de 2006, el telescopio ganó el concurso en línea de la BBC para encontrar el mayor "monumento olvidado" del Reino Unido. [9] En 2007 se cumplió el 50 aniversario del telescopio.
Si el aire está lo suficientemente despejado, el telescopio Mark I se puede ver desde los edificios altos de Manchester , como la Torre Beetham , y desde lugares tan lejanos como los Peninos , Winter Hill en Lancashire , Snowdonia , el Castillo Beeston en Cheshire y el Peak District . También se puede ver desde las ventanas orientadas al sur de la zona de restaurantes de la Terminal 1 y las salas de embarque del Aeropuerto de Manchester .
Bernard Lovell construyó el Transit Telescope en Jodrell Bank a finales de los años 40. Se trataba de un radiotelescopio de 66 m de diámetro que solo podía apuntar directamente hacia arriba; el siguiente paso lógico era construir un telescopio que pudiera observar todas las partes del cielo para poder observar más fuentes, así como para tiempos de integración más largos. Aunque el Transit Telescope había sido diseñado y construido por los astrónomos que lo utilizaban, un telescopio totalmente orientable tendría que ser diseñado y construido por profesionales; el primer desafío fue encontrar un ingeniero dispuesto a hacer el trabajo. Resultó ser Charles Husband , a quien Lovell conoció por primera vez el 8 de septiembre de 1949. [10] [11]
En 1950 se compraron a bajo precio dos juegos de engranajes de transmisión de torreta circular de 15" y piñones asociados de torretas de cañones de 15 pulgadas (38 cm) ; estos provenían de los acorazados de la Primera Guerra Mundial HMS Revenge y Royal Sovereign , que estaban siendo desguazados en ese momento. [12] Los cojinetes se convirtieron en los dos cojinetes rotadores de altitud principales del telescopio, y las partes apropiadas del telescopio se diseñaron alrededor de ellos. [13] Husband presentó los primeros dibujos del radiotelescopio gigante totalmente orientable propuesto en 1950. Después de los refinamientos, estos planes se detallaron en un "Libro Azul", [14] que se presentó al DSIR el 20 de marzo de 1951; [15] la propuesta fue aprobada en marzo de 1952. [16]
La construcción comenzó el 3 de septiembre de 1952. [17] Los cimientos del telescopio se completaron el 21 de mayo de 1953 después de hundirse 27 m en el suelo. [18] [19] Luego, hubo que esperar hasta mediados de marzo de 1954 para completar las líneas ferroviarias dobles debido a la precisión requerida. [20] [21] El pivote central se entregó al sitio el 11 de mayo de 1954, [22] y el bogie final a mediados de abril de 1955. [23]
El cuenco del telescopio originalmente iba a tener una superficie de malla de alambre para observar en longitudes de onda entre 1 y 10 metros (3,2 y 32 pies), es decir, frecuencias entre 30 y 300 MHz; [24] esto se cambió a una superficie de acero para que el telescopio pudiera observar en la línea de hidrógeno de 21 cm (8 pulgadas) , que fue descubierta en 1951. [25] Además, en febrero de 1954 Lovell y el Ministerio del Aire se reunieron para ver si se podía conseguir financiación para mejorar la precisión de la antena parabólica de modo que pudiera usarse en longitudes de onda de centímetros, para la investigación en estas longitudes de onda para el Ministerio, así como para "otros fines". Aunque finalmente el Ministerio del Aire no consiguió la financiación, el proceso de planificación ya había avanzado, por lo que esta mejora se realizó de todos modos. [26]
El telescopio fue construido de manera que el cuenco pudiera ser invertido completamente. Originalmente, se pretendía utilizar una torre móvil en la base del telescopio para cambiar los receptores en el foco. [27] Sin embargo, la torre móvil nunca se construyó de manera conjunta debido a las limitaciones de financiación y al hecho de que gran parte del equipo receptor se colocó en la base del telescopio en lugar de en el foco. [27] En cambio, los receptores se montaron en tubos de acero de 50 pies (15 m) de largo, que luego se insertaron mediante un cabrestante en la parte superior de la torre aérea mientras el cuenco estaba invertido. Los cables de los receptores luego bajaron por el interior de este tubo, que luego se podía conectar cuando el telescopio apuntaba al cenit . El equipo receptor asociado se podía colocar en el pequeño laboratorio oscilante directamente debajo de la superficie; en habitaciones en las partes superiores de las dos torres; en las vigas de la base o en el edificio de control. [28]
El telescopio se movió por primera vez el 3 de febrero de 1957: una pulgada. [29] Se movió azimutalmente por primera vez el 12 de junio de 1957; [30] el cuenco se inclinó bajo potencia por primera vez el 20 de junio de 1957. [30] A fines de julio, la superficie del plato estaba completa, [31] y la primera luz fue el 2 de agosto de 1957; el telescopio hizo un escaneo de deriva a través de la Vía Láctea a 160 MHz, con el cuenco en el cenit. [32] El telescopio se controló por primera vez desde la sala de control el 9 de octubre de 1957, [33] [34] por una computadora analógica construida especialmente . [25]
La construcción del telescopio tuvo grandes sobrecostes, principalmente como resultado del pronunciado aumento del precio del acero durante la construcción. La subvención original para el telescopio provino de la Fundación Nuffield y el gobierno; ascendió a 335.000 libras esterlinas. [16] El gobierno aumentó su parte de la financiación varias veces a medida que aumentaba el coste del telescopio; el resto del dinero provino de donaciones privadas. La parte final de la deuda de la construcción del telescopio, 50.000 libras esterlinas, fue pagada por Lord Nuffield y la Fundación Nuffield el 25 de mayo de 1960 [35] (en parte debido al papel temprano y muy público del telescopio en el seguimiento de sondas espaciales; véase más abajo), y el observatorio de Jodrell Bank pasó a llamarse Laboratorios de Radioastronomía Nuffield. El coste total final del telescopio fue de 700.000 libras esterlinas. [36]
Poco después de que el telescopio se completara originalmente, Lovell y Husband comenzaron a contemplar una actualización del telescopio para que tuviera una superficie más precisa y fuera controlado por una computadora digital. Los planes para esta actualización fueron creados por Husband and Co., y fueron presentados a Lovell en abril de 1964. [37] Sus planes se volvieron más urgentes cuando se descubrieron grietas por fatiga en el sistema de elevación en septiembre de 1967. Se esperaba que el telescopio solo tuviera una vida útil operativa de 10 años, y Husband había estado advirtiendo sobre el deterioro del telescopio desde 1963. La aparición de grietas por fatiga fue el primero de estos problemas que amenazaron con detener el funcionamiento del telescopio; si no se hubieran solucionado, el sistema de elevación podría haber fallado y tal vez atascado. [38] Por lo tanto, el telescopio fue reparado y actualizado para convertirse en el Mark IA; la financiación de £ 400,000 para hacer esto fue anunciada el 8 de julio de 1968 por el SRC . [39] [40] La modernización se llevó a cabo en tres fases, la fase 1 duró entre septiembre de 1968 y febrero de 1969, [41] la fase 2 entre septiembre y noviembre de 1969 [42] y la fase 3 entre agosto de 1970 y noviembre de 1971. [43]
En la primera fase se añadió una vía férrea interior, diseñada para soportar un tercio del peso del telescopio. [41] [44] La vía férrea exterior, que se había ido deteriorando y hundiendo durante los años anteriores, se renovó en la segunda fase. Se añadieron cuatro bogies y su estructura de acero en la vía interior, y se revisaron los bogies existentes en la vía exterior. [42] [44]
En la tercera fase se produjeron los cambios más importantes: se construyó una nueva superficie más precisa frente a la antigua, lo que permitió utilizar el telescopio en longitudes de onda tan pequeñas como 6 cm (5 GHz), [24] y se añadió el soporte central en forma de "rueda de bicicleta". También se instaló un nuevo sistema de control informático (reutilizando el ordenador Ferranti Argus 104 del Mark II ); se repararon las grietas por fatiga en los conos que conectaban el cuenco con las torres y se alargó y reforzó la antena central. [43] [44] En enero de 1972, el polipasto que transportaba a dos ingenieros a la antena central se rompió, hiriendo gravemente a uno y matando al otro. [45]
La actualización del Mark IA se completó formalmente el 16 de julio de 1974, cuando el telescopio fue devuelto a la Universidad de Manchester . Debido al aumento del coste del acero durante la actualización, el importe final de la actualización fue de 664.793,07 libras esterlinas. [46]
El vendaval del 2 de enero de 1976 trajo consigo vientos de alrededor de 140 km/h que casi destruyeron el telescopio. Las torres se inclinaron y uno de los cojinetes que conectaban la antena a las torres se deslizó. Después de una costosa reparación, se añadieron vigas de refuerzo diagonales a las torres para evitar que esto volviera a suceder. [44]
En la década de 1990, la superficie del telescopio se estaba corroyendo mucho. Entre 2001 y 2003, se renovó el revestimiento del telescopio, lo que aumentó su sensibilidad a 5 GHz en un factor de cinco. Se utilizó una técnica de perfilado holográfico en la superficie, lo que significa que la superficie funciona de manera óptima en longitudes de onda de 5 cm (en comparación con los 18 cm de la superficie anterior). [47] Se instaló un nuevo sistema de accionamiento, que proporciona una precisión de apuntamiento mucho mayor. Se volvió a colocar la pista exterior y se reforzó la torre focal para que pudiera soportar receptores más pesados. [48]
En 2007, el telescopio necesitó una nueva rueda motriz, ya que una de las 64 ruedas originales se había agrietado; en 2008, fue necesario colocar otro neumático de acero nuevo después de que se agrietara una segunda rueda. Estos son los únicos dos cambios de ruedas necesarios desde que el telescopio comenzó a funcionar en 1957. [49]
La presencia (en 2010) de dos parejas reproductoras de halcones peregrinos salvajes (anidando uno en cada una de las dos torres de soporte del telescopio) evita las molestias de la infestación de palomas (por la contaminación con sus excrementos y por el calor corporal que afecta las lecturas sensibles de los instrumentos) que sufren otros radiotelescopios.
Cerca de uno de los edificios del observatorio se encuentra un busto de Nicolás Copérnico , [50] matemático y astrónomo polaco del Renacimiento que desarrolló el modelo heliocéntrico del universo, con el Sol, en lugar de la Tierra, en el centro.
El telescopio entró en funcionamiento en el verano de 1957, justo a tiempo para el lanzamiento del Sputnik 1 , el primer satélite artificial del mundo. Aunque las transmisiones del propio Sputnik podían captarse fácilmente con una radio doméstica , el Telescopio Lovell era el único telescopio capaz de rastrear el cohete propulsor del Sputnik mediante radar; lo localizó por primera vez poco antes de la medianoche del 12 de octubre de 1957. [53] [54] [55] [56] También localizó el cohete portador del Sputnik 2 poco después de la medianoche del 16 de noviembre de 1957. [57]
El telescopio también participó en algunos de los primeros trabajos sobre comunicación por satélite. En febrero y marzo de 1963, el telescopio transmitió señales a través de la Luna y Echo II , un globo satélite de la NASA a 750 km (466 mi) de altitud, al Observatorio Zimenki en la URSS . Algunas señales también se retransmitieron desde los EE. UU. a la URSS a través de Jodrell Bank. [58]
El telescopio Lovell se utilizó para rastrear sondas soviéticas y estadounidenses dirigidas a la Luna a finales de la década de 1950 y principios de la de 1960. El telescopio rastreó a la Pioneer 1 del 11 al 13 de noviembre de 1958, [59] [60] a la Pioneer 3 en diciembre de 1958, [61] y a la Pioneer 4 en marzo de 1959. [62] El telescopio rastreó a la Pioneer 5 entre el 11 de marzo y el 26 de junio de 1960, y también se utilizó para enviar comandos a la sonda, incluido el de separar la sonda de su cohete portador y los de encender el transmisor más potente cuando la sonda estaba a 13 millones de kilómetros (8 millones de millas) de distancia. También recibió datos de la Pioneer 5, y fue el único telescopio del mundo capaz de hacerlo en ese momento. [63] La última señal fue captada por la sonda a una distancia de 36,2 millones de kilómetros (22,5 millones de millas) el 26 de junio de 1960. [61]
El telescopio también rastreó las sondas soviéticas a la Luna. Un intento de rastrear a Luna 1 fracasó. [64] El telescopio rastreó con éxito a Lunik II del 13 al 14 de septiembre de 1959 cuando chocó con la Luna; esto fue demostrado por el telescopio midiendo el efecto de la gravedad de la Luna en la sonda, [65] y Luna 3 alrededor del 4 de octubre de 1959. [66] Además, el telescopio rastreó a Luna 9 en febrero de 1966, la primera nave espacial en hacer un aterrizaje suave en la Luna . El telescopio escuchó su transmisión por fax de fotografías de la superficie de la Luna. Las fotos fueron enviadas a la prensa británica - la sonda transmitió, probablemente intencionalmente para aumentar las posibilidades de recepción, en el formato internacional para la transmisión de imágenes por cable de noticias - y publicadas antes de que los propios soviéticos hicieran públicas las fotos. [67]
El telescopio rastreó a Luna 10 , un satélite ruso puesto en órbita alrededor de la Luna, en abril de 1966, [68] y a Zond 5 en septiembre de 1968, una sonda rusa que contenía dos tortugas que fue lanzada a la Luna, alrededor de la cual voló como una honda antes de regresar a la Tierra. [69] El telescopio no rastreó al Apolo 11 , ya que estaba rastreando al Luna 15 en julio de 1969. Sin embargo, un telescopio de 50 pies (15 m) en Jodrell Bank se utilizó al mismo tiempo para rastrear al Apolo 11. [ 70] [71]
El telescopio posiblemente detectó señales de Venera 1 , un satélite ruso en ruta a Venus, durante el 19 y 20 de mayo de 1961. Sin embargo, no fue posible confirmar el origen de las señales. [72] Unos años más tarde, en diciembre de 1962, el telescopio rastreó y recibió datos de Mariner 2. [ 73] El 18 de octubre de 1967, el telescopio recibió señales y rastreó a Venera 4 , una sonda rusa a Venus. [74]
El telescopio rastreó a Mars 1 en 1962-63, [61] y a Mars 2 y Mars 3 en 1971 (en medio de la actualización del telescopio al Mark IA). [75] En años más recientes, también ha buscado varias naves espaciales perdidas en Marte, incluida la nave espacial Mars Observer de la NASA en 1993, [9] Mars Polar Lander en 2000, [76] y el módulo de aterrizaje Beagle 2 en Marte en 2003. Sin embargo, no logró localizar ninguna de ellas.
Como medida provisional mientras se construía el RAF Fylingdales , el telescopio estuvo en espera para el "Proyecto Verificar" (también conocido por las palabras clave "Lothario" y "Changlin") entre abril de 1962 y septiembre de 1963. Durante las alertas estratégicas, se podía conectar al telescopio un "transmisor de pulsos, receptor y equipo de visualización" para escanear los sitios de lanzamiento rusos conocidos en busca de indicios de lanzamientos de misiles balísticos intercontinentales y/o misiles balísticos intercontinentales . [77] [78] Durante la Crisis de los Misiles de Cuba en octubre de 1962, el telescopio se giró discretamente hacia la Cortina de Hierro para proporcionar unos minutos de advertencia de cualquier misil que pudiera haberse lanzado. [79]
Cuando se propuso el telescopio, se establecieron una serie de objetivos para las observaciones del mismo, entre ellos: [14]
Sin embargo, las observaciones reales realizadas con el telescopio difieren de estos objetivos originales y se describen en las siguientes secciones.
En otoño de 1958, el telescopio se utilizó para hacer rebotar "holas" en la Luna para una demostración en la tercera Conferencia Reith de Lovell . [80] El telescopio también se utilizó para recibir mensajes rebotados en la Luna (un " rebote lunar ") como parte del festival First Move del 50 aniversario. [81] En abril de 1961, se logró un eco de radar de Venus utilizando el telescopio mientras el planeta se encontraba en una aproximación cercana, lo que confirmó las mediciones de la distancia del planeta realizadas con telescopios estadounidenses. [82] [83]
La línea de hidrógeno de 21 cm se descubrió durante la construcción del telescopio; el telescopio fue posteriormente rediseñado para que pudiera observar en esa frecuencia. Usando esta emisión de línea, se pueden observar nubes de hidrógeno tanto en la Vía Láctea como en otras galaxias; por ejemplo, el telescopio descubrió una gran nube alrededor de las galaxias M81 y M82 . El movimiento de estas nubes, ya sea hacia nosotros o alejándose de nosotros, desplaza la línea hacia el rojo o hacia el azul , lo que permite medir la velocidad hacia la nube. Esto proporciona una sonda de la dinámica interna de las galaxias, y también puede proporcionar una medición de la tasa de expansión del universo. [84]
En 1963, el telescopio descubrió emisiones de OH provenientes de regiones de formación estelar y estrellas gigantes; los primeros máseres astronómicos . [85] Los máseres de OH emiten en cuatro frecuencias alrededor de 18 cm (7 pulgadas), que son fácilmente observables en el telescopio. Como parte de MERLIN , el telescopio se utiliza regularmente para construir mapas de regiones de máseres. [84]
En 1968, el telescopio observó las coordenadas del recientemente descubierto púlsar , confirmando su existencia e investigando la medida de la dispersión. [86] También se utilizó para hacer la primera detección de la polarización de la radiación del púlsar. [87] Esto marcó el inicio de una cantidad sustancial de trabajo de investigación de púlsares en Jodrell, que aún continúa. [88] En los 30 años posteriores al descubrimiento de los púlsares, el telescopio descubrió más de 100 nuevos púlsares (y los astrónomos de Jodrell Bank descubrieron alrededor de 2/3 del número total utilizando el Lovell y otros telescopios). Se observan regularmente 300 púlsares utilizando el Lovell o una antena parabólica cercana de 42 pies (13 m). [89]
El telescopio participó en el descubrimiento de púlsares de milisegundos, [89] y también descubrió el primer púlsar en un cúmulo globular en 1986: [85] un púlsar de milisegundos en el cúmulo globular Messier 28. En septiembre de 2006, se anunciaron los resultados de tres años de observación de un púlsar doble, PSR J0737-3039 , con el telescopio Lovell, así como con los telescopios Parkes y Green Bank ; estos confirmaron que la teoría general de la relatividad tiene una precisión del 99,5%. [90]
Entre 1972 y 1973, el telescopio se utilizó para "un estudio detallado de las fuentes de radio en un área limitada del cielo... hasta el límite de sensibilidad del instrumento". Entre los objetos catalogados se encontraba la primera lente gravitacional , que se confirmó ópticamente en 1979 [91] después de que se descubriera que su posición coincidía con un par de estrellas azules débiles utilizando el Mark I como interferómetro con el Mark II . [92] El telescopio también participó en la detección del primer anillo de Einstein en 1998, junto con las observaciones realizadas con el telescopio espacial Hubble . [93]
Las primeras investigaciones sobre el tamaño y la naturaleza de los cuásares impulsaron el desarrollo de las técnicas de interferometría en la década de 1950; el telescopio Lovell tenía una ventaja debido a su gran área de recolección, lo que significa que podía realizar mediciones de interferómetro de alta sensibilidad con relativa rapidez. Como resultado, el telescopio tuvo un papel importante en el descubrimiento de los cuásares . [8]
La interferometría en Jodrell Bank comenzó antes de que se construyera el telescopio Lovell, utilizando el Transit Telescope con un conjunto de antenas de 35 m2 para determinar el tamaño de las nebulosas de radiofrecuencia . [94] Una vez que se completó la construcción del telescopio Lovell, se colocó el conjunto de antenas en una montura orientable y ambos se utilizaron como interferómetros de seguimiento de radio. Esto se utilizó para determinar la forma 2D de los cuásares en el cielo. [95] En el verano de 1961, se construyó un telescopio paraboloide de 25 pies (8 m) de diámetro (de tubos de aluminio y montado sobre la estructura giratoria de un viejo radar de defensa). Esto se utilizó luego como interferómetro orientable con el Mark I, con una resolución de 0,3 segundos de arco, para determinar los tamaños de algunos cuásares de alto corrimiento al rojo (z~0,86). [96]
El telescopio Mark II , una vez construido, también se utilizó como interferómetro con el telescopio Lovell. [3] Este tiene una línea base de 425 m (1394 pies) (lo que significa que puede sintetizar un telescopio con 425 m de diámetro), lo que le da una resolución de alrededor de 0,5 minutos de arco . Este par de telescopios se ha utilizado para realizar trabajos de investigación y para determinar las posiciones de objetos de radio débiles. [97] Además, uno de los motivos detrás de la construcción del Mark III fue usarlo como interferómetro con el Mark I para realizar un estudio de fuentes de radio. [98]
El telescopio participó en el primer experimento de interferómetro transatlántico en 1968, junto con los telescopios de Algonquin y Penticton en Canadá. [99] Se utilizó por primera vez como interferómetro con el radiotelescopio de Arecibo en 1969. [85]
En 1980, se utilizó como parte del nuevo conjunto MERLIN [85] con una serie de radiotelescopios más pequeños controlados desde Jodrell Bank. Con líneas de base de hasta 217 km (135 mi), esto dio una resolución de alrededor de 0,05 minutos de arco. [97] Una versión mejorada de esto se convirtió en una instalación nacional en 1992. [85] También se ha utilizado en interferometría de línea de base muy larga , con telescopios en toda Europa (la red europea VLBI ), dando una resolución de alrededor de 0,001 segundos de arco . Alrededor de la mitad del tiempo de observación del telescopio se dedica ahora a realizar interferometría con otros telescopios. [97] Está previsto que el telescopio funcione como parte de un interferómetro con los satélites de radio orbitales Radioastron (ruso) y VLBI Space Observatory Programme (japonés), proporcionando líneas de base aún más grandes y resoluciones más altas. [97]
El telescopio se utilizó como instrumento de seguimiento para posibles detecciones SETI realizadas en Arecibo entre 1998 y finales de 2003. [100] [101] No se detectaron señales. [102] En febrero de 2005, los astrónomos que utilizaron el telescopio Lovell descubrieron la galaxia VIRGOHI21 que parece estar compuesta casi en su totalidad de materia oscura . [103]
