El Observatorio Jodrell Bank ( / ˈdʒɒdrəl / JOD - rəl ) en Cheshire , Inglaterra , alberga varios radiotelescopios como parte del Centro Jodrell Bank de Astrofísica en la Universidad de Manchester . El observatorio fue establecido en 1945 por Bernard Lovell , un radioastrónomo de la universidad, para investigar los rayos cósmicos después de su trabajo en radar en la Segunda Guerra Mundial . Desde entonces ha jugado un papel importante en la investigación de meteoroides , cuásares , púlsares , máseres y lentes gravitacionales , y estuvo muy involucrado en el seguimiento de sondas espaciales al comienzo de la Era Espacial .
El telescopio principal del observatorio es el Telescopio Lovell . Su diámetro de 76 m (250 pies) lo convierte en el tercer radiotelescopio orientable más grande del mundo. Hay otros tres telescopios activos en el observatorio: el Mark II y los radiotelescopios de 13 m (42 pies) y 7 m de diámetro. El Observatorio Jodrell Bank es la base de la Red de Interferómetros de Radio Enlace de Elementos Múltiples (MERLIN), una Instalación Nacional dirigida por la Universidad de Manchester en nombre del Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología .
El centro de visitantes de Jodrell Bank y un arboreto se encuentran en Lower Withington , y el telescopio Lovell y el observatorio cerca de Goostrey y Holmes Chapel . Se puede llegar al observatorio desde la A535 . La línea Crewe-Manchester pasa por el sitio y la estación de Goostrey está a poca distancia. En 2019, el observatorio se convirtió en Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO . [1] [2]
Jodrell Bank se utilizó por primera vez con fines académicos en 1939, cuando el Departamento de Botánica de la Universidad de Manchester compró tres campos a los Leigh. Su nombre se debe a una elevación cercana en el terreno, Jodrell Bank, que recibió el nombre de William Jauderell , un arquero cuyos descendientes vivían en la mansión que ahora es la Escuela Terra Nova . El sitio se amplió en 1952 con la compra de una granja de George Massey en la que se construyó el Telescopio Lovell. [3]
El sitio se utilizó por primera vez para la astrofísica en 1945, cuando Bernard Lovell utilizó algunos equipos que quedaron de la Segunda Guerra Mundial , incluido un radar de colocación de armas , para investigar los rayos cósmicos . [4] El equipo era un sistema de radar GL II que funcionaba a una longitud de onda de 4,2 m, proporcionado por JS Hey . [5] [6] Tenía la intención de utilizar el equipo en Manchester , pero la interferencia eléctrica de los tranvías en Oxford Road se lo impidió. Trasladó el equipo a Jodrell Bank, a 25 millas (40 km) al sur de la ciudad, el 10 de diciembre de 1945. [6] [7] La principal investigación de Lovell fueron los ecos de radio transitorios, que confirmó que eran de rastros de meteoritos ionizados en octubre de 1946. [8] El primer personal fue Alf Dean y Frank Foden, quienes observaron meteoros a simple vista mientras Lovell observaba la señal electromagnética utilizando equipo. [9] La primera vez que Lovell encendió el radar –el 14 de diciembre de 1945– la lluvia de meteoros Gemínidas estaba en su máximo nivel. [7]
En los años siguientes, Lovell acumuló más equipos de radio exmilitares, incluida una cabina portátil, conocida como "Park Royal" en el ejército (ver Vehículos Park Royal ). El primer edificio permanente estaba cerca de la cabina y recibió su nombre. [8]
En 1946, el ejército prestó un reflector a Jodrell Bank; [10] J. Clegg construyó un conjunto de antenas laterales sobre su montura. [10] Consistía en 7 elementos de antenas Yagi-Uda . [11] Se utilizó para observaciones astronómicas en octubre de 1946. [12]
El 9 y 10 de octubre de 1946, el telescopio observó la ionización en la atmósfera causada por los meteoros de la lluvia de meteoros Giacobínidas . Cuando la antena se giró 90 grados en el punto máximo de la lluvia, el número de detecciones descendió al nivel de fondo, lo que demostró que las señales transitorias detectadas por el radar provenían de meteoros. [11] El telescopio se utilizó entonces para determinar los puntos radiantes de los meteoros. Esto fue posible porque la tasa de eco es mínima en el punto radiante y máxima a 90 grados de él. [10] El telescopio y otros receptores en el sitio estudiaron las corrientes aurorales que fueron visibles a principios de agosto de 1947. [13] [14]
El Transit Telescope era un telescopio cenital reflector parabólico de 66 m construido en 1947. En su momento, era el radiotelescopio más grande del mundo. Consistía en una malla de alambre suspendida de un anillo de postes de andamio de 7,3 m que enfocaban las señales de radio en un punto focal situado a 38 m del suelo. El telescopio miraba principalmente hacia arriba, pero la dirección del haz podía modificarse en pequeñas cantidades inclinando el mástil para cambiar la posición del punto focal. El mástil focal se cambió de madera a acero antes de que se completara la construcción. [3]
El telescopio fue reemplazado por el telescopio orientable Lovell de 250 pies (76 m), y posteriormente se construyó el telescopio Mark II en el mismo lugar.
El telescopio podía mapear una franja de ± 15 grados alrededor del cenit a 72 y 160 MHz, con una resolución a 160 MHz de 1 grado. [15] Descubrió ruido de radio de la Gran Nebulosa de Andrómeda –la primera detección definitiva de una fuente de radio extragaláctica– y los restos de la Supernova de Tycho en la frecuencia de radio; en ese momento no había sido descubierta por la astronomía óptica . [16]
El telescopio "Mark I", ahora conocido como Telescopio Lovell, fue el radiotelescopio de plato orientable más grande del mundo, con 76,2 metros (250 pies) de diámetro, cuando fue construido en 1957; [17] ahora es el tercero más grande, después del telescopio Green Bank en Virginia Occidental y el telescopio Effelsberg en Alemania. [18] Parte de los mecanismos de la torreta de los acorazados de la Primera Guerra Mundial HMS Revenge y HMS Royal Sovereign fueron reutilizados en el sistema de motor del telescopio. [19] El telescopio comenzó a funcionar a mediados de 1957, a tiempo para el lanzamiento del Sputnik 1 de la Unión Soviética , el primer satélite artificial del mundo. El telescopio fue el único capaz de rastrear el cohete propulsor del Sputnik por radar; [20] [21] lo localizó por primera vez justo antes de la medianoche del 12 de octubre de 1957, ocho días después de su lanzamiento. [22] [23]
En los años siguientes, el telescopio siguió el rastro de varias sondas espaciales. Entre el 11 de marzo y el 12 de junio de 1960, siguió el rastro de la sonda Pioneer 5 lanzada por la NASA de los Estados Unidos . El telescopio envió órdenes a la sonda, incluidas las de separarla de su cohete portador y encender su transmisor más potente cuando la sonda se encontraba a ocho millones de millas de distancia. Recibió datos de la sonda, el único telescopio del mundo capaz de hacerlo. [24] En febrero de 1966, la Unión Soviética le pidió a Jodrell Bank que rastreara su módulo de aterrizaje no tripulado Luna 9 y registró en su transmisión por fax fotografías de la superficie de la Luna. Las fotografías se enviaron a la prensa británica y se publicaron antes de que los soviéticos las hicieran públicas. [25]
En 1969, también se hizo un seguimiento de la misión soviética Luna 15. El 3 de julio de 2009 se publicó una grabación del momento en que los científicos de Jodrell Bank observaron la misión. [26]
Con el apoyo de Sir Bernard Lovell, el telescopio rastreó satélites rusos. Las observaciones de satélites y sondas espaciales se compartieron con la actividad de investigación y desarrollo de rastreo de satélites del Departamento de Defensa de los EE. UU. en el Proyecto Space Track .
El seguimiento de las sondas espaciales sólo tomó una fracción del tiempo de observación del telescopio Lovell, y el resto se utilizó para observaciones científicas, incluyendo el uso de radar para medir la distancia a la Luna y a Venus; [27] [28] observaciones de máseres astrofísicos alrededor de regiones de formación estelar y estrellas gigantes; [29] observaciones de púlsares (incluyendo el descubrimiento de púlsares de milisegundos [30] y el primer púlsar en un cúmulo globular); [31] y observaciones de cuásares y lentes gravitacionales (incluyendo la detección de la primera lente gravitacional [32] y el primer anillo de Einstein ). [33] El telescopio también se ha utilizado para observaciones SETI . [34]
El telescopio Mark II es un radiotelescopio elíptico, con un eje mayor de 38,1 metros (125 pies) y un eje menor de 25,4 metros (83 pies). [35] Fue construido en 1964. Además de funcionar como un telescopio independiente, se ha utilizado como interferómetro con el telescopio Lovell, y ahora se utiliza principalmente como parte del proyecto MERLIN. [36] [37] El telescopio Mark III , del mismo tamaño que el Mark II, fue construido para ser transportable [38] pero nunca fue movido de Wardle , cerca de Nantwich , donde se utilizó como parte de MERLIN . Fue construido en 1966 y desmantelado en 1996. [39]
Las propuestas de los telescopios Mark IV, V y VA se presentaron entre los años 1960 y 1980 para construir radiotelescopios aún más grandes.
La propuesta Mark IV era para un telescopio independiente de 1.000 pies (300 m) de diámetro, construido como un proyecto nacional.
La propuesta del Mark V consistía en un telescopio móvil de 120 m (400 pies). El concepto de esta propuesta era instalar un telescopio en una línea ferroviaria de 1,2 km ( 3 ⁄ 4 millas) de longitud junto a Jodrell Bank, pero las preocupaciones sobre los futuros niveles de interferencia hicieron que hubiera sido preferible un sitio en Gales. Se presentaron propuestas de diseño de Husband and Co y Freeman Fox, que habían diseñado el telescopio del Observatorio Parkes en Australia.
El Mark VA era similar al Mark V pero con un plato más pequeño de 375 pies (114 m) y un diseño que utilizaba hormigón pretensado , similar al Mark II (los dos diseños anteriores se parecían más al telescopio Lovell). [40]
Ninguno de los telescopios propuestos se construyó, aunque se llevaron a cabo estudios de diseño y se hicieron modelos a escala, en parte debido al cambiante clima político y en parte debido a las limitaciones financieras de la investigación astronómica en el Reino Unido. También se hizo necesario actualizar el telescopio Lovell al Mark IA, que excedió el costo. [40]
En 1964 se construyó una antena altazimutal de 15 m (50 pies) para la investigación astronómica y para el seguimiento de las sondas espaciales Zond 1 , Zond 2 , Ranger 6 y Ranger 7 [41] y Apollo 11. [ 42] Después de un accidente que dañó irreparablemente la superficie del telescopio de 15 m (50 pies), fue demolido en 1982 y reemplazado por un telescopio más preciso, el "42 ft". La antena de 12,8 m (42 pies) se utiliza principalmente para observar púlsares y monitorea continuamente el púlsar del Cangrejo . [43]
Cuando se instaló el telescopio de 42 pies, se instaló un plato más pequeño, el "7 m" (en realidad de 6,4 m, o 21 pies, de diámetro), que se utiliza para la enseñanza universitaria. Los telescopios de 42 pies y 7 m se utilizaron originalmente en el campo de pruebas de cohetes Woomera en el sur de Australia . [44] El telescopio de 7 m fue construido originalmente en 1970 por la empresa Marconi . [45]
En 1962 se construyó un telescopio de eje polar. Tenía una antena circular de 15,2 m (50 pies) sobre una montura polar [ 46] y se utilizaba principalmente para experimentos de radar lunar. Ha sido desmantelado. En 1951 se donó al observatorio un telescopio óptico reflector de 460 mm (18 pulgadas) [47] , pero no se utilizó mucho y se donó a la Sociedad Astronómica de Salford alrededor de 1971. [48]
La Red de Interferómetros Multielementos Radioenlazados (MERLIN, por sus siglas en inglés) es un conjunto de radiotelescopios repartidos por Inglaterra y las fronteras galesas. El conjunto se gestiona desde Jodrell Bank en nombre del Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas como una Instalación Nacional. [49] El conjunto consta de hasta siete radiotelescopios e incluye el Telescopio Lovell, el Mark II, Cambridge , Defford , Knockin , Darnhall y Pickmere (anteriormente conocido como Tabley ). La línea de base más larga es de 217 kilómetros (135 millas) y MERLIN puede operar en frecuencias entre 151 MHz y 24 GHz . [39] En una longitud de onda de 6 cm (frecuencia de 5 GHz), MERLIN tiene una resolución de 50 milisegundos de arco que es comparable a la del HST en longitudes de onda ópticas. [49]
Jodrell Bank ha estado involucrado en la interferometría de línea de base muy larga (VLBI) desde finales de la década de 1960; el telescopio Lovell participó en el primer experimento de interferómetro transatlántico en 1968, con otros telescopios en Algonquin y Penticton en Canadá. [50] El telescopio Lovell y los telescopios Mark II se utilizan regularmente para VLBI con telescopios en toda Europa (la red europea de VLBI ), lo que da una resolución de alrededor de 0,001 segundos de arco . [36]
En abril de 2011, Jodrell Bank fue designado como la ubicación del centro de control para el Square Kilometre Array , o SKA Project Office (SPO). [51] El SKA está planeado por una colaboración de 20 países y cuando esté terminado, se pretende que sea el radiotelescopio más poderoso jamás construido. En abril de 2015 se anunció que Jodrell Bank sería el hogar permanente de la sede del SKA [52] durante el período de funcionamiento esperado para el telescopio (más de 50 años [53] ).
El Centro de Astrofísica Jodrell Bank, del que forma parte el Observatorio, es uno de los grupos de investigación astrofísica más grandes del Reino Unido. [54] Aproximadamente la mitad de la investigación del grupo se centra en el área de la radioastronomía, incluida la investigación sobre púlsares , la radiación de fondo de microondas cósmica , lentes gravitacionales , galaxias activas y máseres astrofísicos . El grupo también lleva a cabo investigaciones en diferentes longitudes de onda, estudiando la formación y evolución de estrellas , las nebulosas planetarias y la astroquímica . [55]
El primer director de Jodrell Bank fue Bernard Lovell , quien estableció el observatorio en 1945. Fue sucedido en 1980 por Sir Francis Graham-Smith , seguido por el profesor Rod Davies alrededor de 1990 y el profesor Andrew Lyne en 1999. [56] El profesor Phil Diamond asumió el cargo el 1 de octubre de 2006, en el momento en que se formó el Centro de Astrofísica de Jodrell Bank . El profesor Ralph Spencer fue director interino durante 2009 y 2010. En octubre de 2010, el profesor Albert Zijlstra se convirtió en director del Centro de Astrofísica de Jodrell Bank. El profesor Lucio Piccirillo fue el director del observatorio desde octubre de 2010 hasta octubre de 2011. El profesor Simon Garrington es el director asociado de JBCA para el Observatorio de Jodrell Bank. En 2016, el profesor Michael Garrett fue nombrado titular de la cátedra inaugural de astrofísica Sir Bernard Lovell y director del Centro de Astrofísica de Jodrell Bank. Como director del JBCA, el profesor Garrett también es responsable general del Observatorio de Jodrell Bank.
En mayo de 2017, Jodrell Bank se asoció con la iniciativa Breakthrough Listen y compartirá información con el equipo de Jodrell Bank, que desea realizar una búsqueda SETI independiente a través de su radiotelescopio de 76 m y el conjunto e-MERLIN.
Existe un programa de desarrollo activo para investigar y construir receptores e instrumentación para telescopios. El observatorio ha participado en la construcción de varios experimentos de fondo cósmico de microondas , incluido el Experimento de Tenerife , que funcionó desde la década de 1980 hasta 2000, y los amplificadores y criostatos para el Very Small Array . [57] También ha construido los módulos frontales de los receptores de 30 y 44 GHz para la nave espacial Planck . [58] También se diseñaron receptores en Jodrell Bank para el Telescopio Parkes en Australia. [59]
El centro de visitantes, inaugurado el 19 de abril de 1971 por el duque de Devonshire [60] , atraía a unos 120.000 visitantes al año. Trataba la historia de Jodrell Bank y contaba con un planetario y un teatro en 3D que simulaba viajes a Marte . El amianto en los edificios del centro de visitantes provocó su demolición en 2003, dejando un resto de su extremo más alejado. Se instaló una carpa en sus terrenos mientras se planificaba un nuevo centro científico. Los planes se archivaron cuando la Universidad Victoria de Manchester y la UMIST se fusionaron para convertirse en la Universidad de Manchester en 2004, dejando el centro provisional, que recibía alrededor de 70.000 visitantes al año. [61]
En octubre de 2010, comenzaron las obras de un nuevo centro de visitantes y el Jodrell Bank Discovery Centre abrió sus puertas el 11 de abril de 2011. [62] Incluye un edificio de entrada, el Pabellón Planetario, un Pabellón Espacial para exposiciones y eventos, una cafetería con paredes de cristal con vistas al Telescopio Lovell y un comedor al aire libre, un espacio educativo y jardines paisajísticos, incluido el Laberinto de Galaxias. [63] En 2013 se instaló un gran planetario . [64] Sin embargo, no incluye un planetario, aunque en los últimos años se ha utilizado en el sitio una pequeña cúpula inflable para planetario.
El centro de visitantes está abierto de martes a domingo y los lunes durante los días festivos escolares y bancarios y organiza eventos de divulgación pública, incluidas conferencias públicas, fiestas estelares y sesiones de "pregunta a un astrónomo". [65]
A unos 20 m del raíl exterior del telescopio hay un camino alrededor del telescopio Lovell, hay paneles informativos que explican cómo funciona el telescopio y las investigaciones que se realizan con él.
El arboreto de 35 acres (140.000 m2 ) , creado en 1972, alberga las colecciones nacionales del Reino Unido de especies de manzano silvestre Malus y fresno de montaña Sorbus , y la colección Calluna de la Heather Society. El arboreto también tiene un modelo a pequeña escala del Sistema Solar , la escala es de aproximadamente 1:5.000.000.000. En Jodrell Bank, como parte del proyecto SpacedOut , se encuentra el Sol en un modelo a escala 1:15.000.000 del Sistema Solar que cubre Gran Bretaña. [66]
El 7 de julio de 2010, se anunció que el observatorio estaba siendo considerado para la Lista Tentativa del Reino Unido de 2011 para el estatus de Patrimonio Mundial . [67] Se anunció el 22 de marzo de 2011 que estaba en la lista corta del gobierno del Reino Unido. [68] En enero de 2018, se convirtió en el candidato del Reino Unido para el estatus de Patrimonio Mundial. [69]
En julio de 2011, el centro de visitantes y el observatorio acogieron "Live from Jodrell Bank - Transmission 001", un concierto de rock con bandas como The Flaming Lips , British Sea Power , Wave Machines , OK GO y Alice Gold . [70] El 23 de julio de 2012, Elbow actuó en directo en el observatorio y filmó un documental del evento y de las instalaciones que se publicó como un CD/DVD en directo del concierto. El 6 de julio de 2013, Transmission 4 presentó a Australian Pink Floyd, Hawkwind, The Time & Space Machine y The Lucid Dream. [71] El 7 de julio de 2013, Transmission 5 presentó a New Order, Johnny Marr, The Whip, Public Service Broadcasting, Jake Evans y Hot Vestry. [72] El 30 de agosto de 2013, Transmission 6 presentó a Sigur Ros, Polca y Daughter. [73]
El 31 de agosto de 2013, Jodrell Bank albergó un concierto interpretado por la Orquesta Hallé para conmemorar lo que habría sido el centenario del nacimiento de Lovell. Además de una serie de representaciones operísticas durante el día, la actuación vespertina en Hallé incluyó números como temas de Star Trek , Star Wars y Doctor Who, entre otros. El telescopio principal de Lovell se giró para mirar a la multitud que observaba y se utilizó como una enorme pantalla de proyección que mostraba varios efectos planetarios animados. Durante el intervalo, la "pantalla" se utilizó para mostrar la historia del trabajo de Lovell y de Jodrell Bank. [74]
Hay un podcast de astronomía del observatorio, llamado The Jodcast . [75] El programa de televisión de la BBC Stargazing Live se presentó en la sala de control del observatorio desde 2011 hasta 2016. [76]
Desde 2016, el observatorio ha acogido Bluedot , [77] un festival de música y ciencia, con actuaciones musicales como Public Service Broadcasting , The Chemical Brothers , así como charlas de científicos y comunicadores científicos como Jim Al-Khalili y Richard Dawkins .
El 3 de marzo de 2008 se informó de que el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas (STFC) de Gran Bretaña, que se enfrentaba a un déficit presupuestario de 80 millones de libras, estaba considerando retirar la financiación anual prevista de 2,7 millones de libras del proyecto e-MERLIN de Jodrell Bank . El proyecto, cuyo objetivo era sustituir los enlaces de microondas entre Jodrell Bank y otros radiotelescopios por cables de fibra óptica de gran ancho de banda , aumentando enormemente la sensibilidad de las observaciones, se consideraba fundamental para la supervivencia de la instalación. Bernard Lovell dijo: "Será un desastre... El destino del telescopio de Jodrell Bank está ligado al destino de e-MERLIN. No creo que el establecimiento pueda sobrevivir si se recorta la financiación de e-MERLIN". [78] [79]
El 9 de julio de 2008, se informó que, tras una revisión independiente, el STFC había revertido su posición inicial y ahora garantizaría una financiación de 2,5 millones de libras anuales durante tres años. [80]
Jodrell Bank ha sido mencionado en varias obras de ficción, incluyendo Doctor Who ( The Tenth Planet , Remembrance of the Daleks , " The Poison Sky ", " The Eleventh Hour ", " Spyfall ") y Birthday Boy de David Baddiel . Estaba previsto que fuera un lugar de rodaje de Logopolis ( la última serie de Doctor Who de Tom Baker ), pero las restricciones presupuestarias lo impidieron y en su lugar se utilizó otra ubicación con un modelo superpuesto de un radiotelescopio. También fue mencionado en The Hitchhiker's Guide to the Galaxy [81] (así como en la película The Hitchhiker's Guide to the Galaxy ), The Creeping Terror y Meteor .
Jodrell Bank también apareció en gran medida en el video musical de 1983 " Secret Messages " de Electric Light Orchestra y también en " Are We Ourselves? " de The Fixx . La canción Technique de Prefab Sprout (del álbum debut Swoon) comienza con la línea "Su esposo trabaja en Jodrell Bank/Está en casa tarde por la mañana".
El observatorio es el escenario de varios episodios de la novela Boneland del novelista local Alan Garner (2012), y el personaje central, Colin Whisterfield, es un astrofísico que forma parte de su personal.
Desde el 13 de julio de 1988 , el Telescopio Lovell ha sido designado como edificio catalogado de Grado I. [82] El 10 de julio de 2017, el Telescopio Mark II también fue designado con el mismo grado. [83] En la misma fecha, otros cinco edificios en el sitio fueron designados como de Grado II; a saber, el Telescopio Searchlight, [84] el Edificio de Control, [85] el Edificio Park Royal, [86] el Taller Eléctrico, [87] y el Link Hut. [88] El Grado I es el más alto de los tres grados de catalogación, y se aplica a edificios que son de "interés excepcional", y el Grado II, el grado más bajo, se aplica a edificios "de interés especial". [89]
En la 43ª sesión del Comité del Patrimonio Mundial de la UNESCO en Bakú el 7 de julio de 2019, el Observatorio de Jodrell Bank fue adoptado como Patrimonio Mundial sobre la base de cuatro criterios [90]
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