El Telescopio Lovell ( / ˈl ʌvəl / LUV -əl ) es un radiotelescopio en el Observatorio Jodrell Bank , cerca de Goostrey , Cheshire , en el noroeste de Inglaterra . Cuando se terminó la 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 conocía como "telescopio de 250 pies" o Radio Telescopio en Jodrell Bank, antes de convertirse en el telescopio Mark I alrededor de 1961, cuando se discutían futuros telescopios ( Mark II , III y IV). [3] Pasó a llamarse Telescopio Lovell en 1987 en honor a Sir Bernard Lovell , [4] y se convirtió en un edificio catalogado de Grado I en 1988. [5] [6] [7] El telescopio forma parte de MERLIN y de la red europea VLBI. Conjuntos de radiotelescopios.
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 "hito anónimo" más grande del Reino Unido. [9] En 2007 se cumplió el 50 aniversario del telescopio.
Si el aire está lo suficientemente claro, el telescopio Mark I puede verse desde edificios altos en 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 Distrito Pico . También se puede ver desde las ventanas orientadas al sur de la zona de restaurantes de la Terminal 1 y desde las salas de embarque del aeropuerto de Manchester .
Bernard Lovell construyó el Telescopio de Tránsito en Jodrell Bank a finales de los años 1940. Se trataba de un radiotelescopio de 66 m (218 pies) de diámetro que sólo podía apuntar directamente hacia arriba; El siguiente paso lógico fue 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 Telescopio de Tránsito había sido diseñado y construido por los astrónomos que lo utilizaron, sería necesario diseñar y construir profesionalmente un telescopio totalmente orientable; 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 impulsores de torreta circulares de 15" y piñones asociados de torretas de 15 pulgadas (38 cm) ; estos procedían de los acorazados de la Primera Guerra Mundial HMS Revenge y Royal Sovereign , que estaban siendo desmantelados en ese momento. [12] Los rodamientos se convirtieron en los dos principales rodamientos de altitud del telescopio, y las partes correspondientes del telescopio se diseñaron alrededor de ellos. [13] Husband presentó los primeros dibujos del radiotelescopio gigante totalmente orientable propuesto en 1950. Después . Con mejoras, estos planes se detallaron en un "Libro Azul", [14] que fue presentado al DSIR el 20 de marzo de 1951 [15] y 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 haber sido hundidos 90 pies (27 m) en el suelo. [18] [19] Luego fue necesario hasta mediados de marzo de 1954 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]
Originalmente, el cuenco del telescopio iba a tener una superficie de malla de alambre para observar longitudes de onda de entre 1 y 10 metros (3,2 y 32 pies), es decir, frecuencias de 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 podrían proporcionar fondos para mejorar la precisión del plato de modo que pueda usarse en longitudes de onda centimétricas, para investigaciones en estas longitudes de onda para el Ministerio, así como para "otros fines". Aunque finalmente el Ministerio del Aire no proporcionó 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 invertirse completamente. Originalmente estaba previsto 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, debido a 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 se invertía el cuenco. Los cables de los receptores pasaban por el interior de este tubo, que luego podía conectarse cuando el telescopio apuntaba al cenit . El equipo receptor asociado podría entonces colocarse en el pequeño laboratorio oscilante directamente debajo de la superficie; en habitaciones en lo alto de las dos torres; en las vigas de base, o en el edificio de control. [28]
El telescopio se movió por primera vez el 3 de febrero de 1957: un centímetro. [29] Se movió azimutalmente por primera vez el 12 de junio de 1957; [30] el cuenco se inclinó con energía por primera vez el 20 de junio de 1957. [30] A finales de julio se completó la superficie del plato, [31] y la primera luz fue el 2 de agosto de 1957; el telescopio realizó un escaneo de deriva a través de la Vía Láctea a 160 MHz, con el cuenco en el cenit. [32] El telescopio fue controlado por primera vez desde la sala de control el 9 de octubre de 1957, [33] [34] mediante una computadora analógica especialmente diseñada . [25]
En la construcción del telescopio se produjeron grandes sobrecostos, principalmente debido al fuerte aumento del coste del acero durante la construcción. La subvención original para el telescopio provino conjuntamente de la Fundación Nuffield y el gobierno; esto 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 última parte de la deuda por 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 temprano y muy público papel del telescopio en el seguimiento de sondas espaciales; véase a continuación), y el observatorio 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 se completara originalmente el telescopio, Lovell y su esposo comenzaron a contemplar una mejora del telescopio para que tuviera una superficie más precisa y estuviera controlado por una computadora digital. Los planes para esta actualización fueron creados por Husband and Co. y 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. Sólo se esperaba que el telescopio tuviera una vida operativa de 10 años, y Husband venía 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 reparado, el sistema de elevación podría haber fallado y quizás haberse atascado. [38] Por lo tanto, el telescopio fue reparado y actualizado para convertirse en el Mark IA; Las 400.000 libras esterlinas de financiación para ello fueron anunciadas el 8 de julio de 1968 por la SRC . [39] [40] La actualización 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 de ferrocarril interior, que fue diseñada para soportar un tercio del peso del telescopio. [41] [44] La vía ferroviaria exterior, que se había ido deteriorando y hundiendo durante los años anteriores, se volvió a colocar en la segunda fase. Se agregaron cuatro bogies y sus estructuras de acero en la vía interior y se revisaron los bogies existentes en la vía exterior. [42] [44]
La tercera fase vio los mayores cambios; se construyó una nueva superficie de cuenco más precisa frente a la superficie anterior, lo que significa que el telescopio podría usarse en longitudes de onda tan pequeñas como 6 cm (5 GHz), [24] y se agregó el soporte central de "rueda de bicicleta". También se instaló un nuevo sistema de control por computadora (reutilizando la computadora Ferranti Argus 104 del Mark II ); Se repararon las grietas por fatiga en los conos que conectan 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 a los aumentos en el costo del acero durante la mejora, el importe final de la mejora fue de £664.793,07. [46]
El vendaval de enero de 1976 el 2 de enero trajo vientos de alrededor de 90 mph (140 km/h), que casi destruyeron el telescopio. Las torres se inclinaron y uno de los cojinetes que conectaban el plato a las torres se deslizó. Después de una costosa reparación, se añadieron vigas diagonales a las torres para evitar que esto volviera a suceder. [44]
En la década de 1990, la superficie del telescopio se estaba corroyendo gravemente. En 2001-2003, el telescopio fue resurgido, aumentando su sensibilidad a 5 GHz por 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 puntería mucho mayor. Se volvió a colocar la vía exterior y se reforzó la torre focal para que pudiera soportar receptores más pesados. [48]
En 2007, el telescopio necesitaba una nueva rueda motriz, ya que una de las 64 ruedas originales se había roto; en 2008 se necesitó otro neumático de acero nuevo después de que una segunda rueda se rompiera. Estos son los únicos cambios de dos ruedas necesarios desde que el telescopio comenzó a funcionar en 1957. [49]
La presencia (en 2010) de dos parejas reproductoras de halcones peregrinos salvajes (que anidan uno en cada una de las dos torres de soporte del telescopio) evita la molestia de la infestación de palomas (por los excrementos que se ensucian y el calor de su cuerpo afecta las lecturas sensibles de los instrumentos) que algunos otros sufren los 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. Si bien las transmisiones del propio Sputnik podían ser captadas fácilmente por una radio doméstica , el Telescopio Lovell era el único telescopio capaz de rastrear el cohete propulsor del Sputnik por radar; lo localizó por primera vez justo antes de la medianoche del 12 de octubre de 1957. [53] [54] [55] [56] También localizó el cohete portador 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 millas) de altitud, al Observatorio Zimenki en la URSS . También se transmitieron algunas señales desde Estados Unidos a la URSS a través del Jodrell Bank. [58]
El Telescopio Lovell se utilizó para rastrear las sondas soviéticas y estadounidenses dirigidas a la Luna a finales de los años cincuenta y principios de los sesenta. El telescopio siguió al Pioneer 1 del 11 al 13 de noviembre de 1958, [59] [60] al Pioneer 3 en diciembre de 1958, [61] y al Pioneer 4 en marzo de 1959. [62] El telescopio siguió al 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 el de encender el transmisor más potente cuando la sonda estaba a 13 millones de kilómetros (8 millones de millas) de distancia. También recibió datos del Pioneer 5, y era 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 siguió las sondas lunares soviéticas . Un intento de rastrear Luna 1 fracasó. [64] El telescopio siguió con éxito a Lunik II del 13 al 14 de septiembre de 1959 cuando chocó contra la luna; esto fue demostrado por el telescopio midiendo el efecto de la gravedad de la Luna sobre la sonda, [65] y Luna 3 alrededor del 4 de octubre de 1959. [66] Además, el telescopio siguió a Luna 9 en febrero de 1966, la primera nave espacial en realizar una trayectoria suave. aterrizaje en la Luna . El telescopio escuchó su transmisión facsímil de fotografías de la superficie de la Luna. Las fotografías fueron enviadas a la prensa británica (la sonda transmitida, 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 las hicieran públicas. [67]
El telescopio siguió al Luna 10 , un satélite ruso puesto en órbita alrededor de la Luna, en abril de 1966, [68] y al Zond 5 en septiembre de 1968, una sonda rusa que contenía dos tortugas que fue lanzada a la Luna, alrededor de la cual se lanzó antes regresando a la Tierra. [69] El telescopio no siguió al Apolo 11 , ya que estaba siguiendo a la Luna 15 en julio de 1969. Sin embargo, al mismo tiempo se utilizó un telescopio de 50 pies (15 m) en Jodrell Bank para rastrear al Apolo 11 . [70] [71]
El telescopio posiblemente detectó señales de Venera 1 , un satélite ruso en ruta a Venus, entre el 19 y el 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 del Mariner 2 . [73] El 18 de octubre de 1967, el telescopio recibió señales de Venera 4 , una sonda rusa, y la siguió, hasta Venus. [74]
El telescopio rastreó a Mars 1 en 1962-1963, [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 a ninguno de ellos.
Como medida provisional mientras se construía el telescopio RAF Fylingdales , el telescopio estuvo en espera para el "Proyecto Verify" (también conocido por las palabras clave "Lothario" y "Changlin") entre abril de 1962 y septiembre de 1963. Durante las alertas estratégicas, un "transmisor de pulsos" Se podrían conectar al telescopio equipos receptores y de visualización para escanear sitios de lanzamiento rusos conocidos en busca de indicaciones de lanzamientos de misiles balísticos intercontinentales y/o misiles balísticos intercontinentales . [77] [78] Durante la crisis de los misiles cubanos en octubre de 1962, el telescopio se giró discretamente hacia la Cortina de Hierro para advertir con unos minutos de antelación sobre cualquier misil que pudiera haber sido lanzado. [79]
Cuando se propuso el telescopio, se establecieron una serie de objetivos para las observaciones del telescopio. Estos incluyeron: [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 "Hola" 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 estaba muy cerca, confirmando las mediciones de la distancia del planeta realizadas por telescopios estadounidenses. [82] [83]
La línea de hidrógeno de 21 cm fue descubierta durante la construcción del telescopio; Posteriormente, el telescopio fue rediseñado para que pudiera observar en esa frecuencia. Utilizando esta línea de emisión 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 de 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 procedentes de regiones de formación estelar y estrellas gigantes; Los primeros máseres astronómicos . [85] Los máseres OH emiten en cuatro frecuencias de alrededor de 18 cm (7 pulgadas), que son fácilmente observables con el telescopio. Como parte de MERLIN , el telescopio se utiliza regularmente para construir mapas de regiones máser. [84]
En 1968, el telescopio observó las coordenadas del púlsar recientemente descubierto , confirmando su existencia e investigando la medida de dispersión. [86] También se utilizó para realizar la primera detección de 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 está en curso. [88] En los 30 años posteriores al descubrimiento de los púlsares, el telescopio descubrió más de 100 nuevos púlsares (y los astrónomos del Jodrell Bank descubrieron alrededor de 2/3 del número total utilizando el Lovell y otros telescopios). Regularmente se observan 300 púlsares utilizando el Lovell o un plato cercano 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 , lo cual fue confirmado ópticamente en 1979 [91] después de que se descubrió 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 observaciones realizadas con el Telescopio Espacial Hubble . [93]
Las primeras investigaciones sobre el tamaño y la naturaleza de los quásares impulsaron el desarrollo de técnicas de interferometría en la década de 1950; El telescopio Lovell tenía la ventaja de su gran área colectora, lo que significaba que podía realizar mediciones con interferómetros de alta sensibilidad con relativa rapidez. Como resultado, el telescopio tuvo un papel importante en el descubrimiento de los quásares . [8]
La interferometría en Jodrell Bank comenzó antes de que se construyera el telescopio Lovell, utilizando el Telescopio Transit con un conjunto lateral de 35 m 2 para determinar el tamaño de las nebulosas radioeléctricas . [94] Una vez que se completó la construcción del telescopio Lovell, el conjunto lateral se colocó en una montura orientable y el par se utilizó como radiointerferómetro de seguimiento. Luego se utilizó esto para determinar la forma 2D de los quásares en el cielo. [95] En el verano de 1961, se construyó un telescopio paraboloide de 25 pies (8 m) de diámetro (con tubos de aluminio y montado en la estructura giratoria de un antiguo radar de defensa). Luego se utilizó como interferómetro orientable con el Mark I, con una resolución de 0,3 segundos de arco, para determinar los tamaños de algunos quásares 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] Tiene una línea de 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 reconocimiento y para determinar las posiciones de objetos de radio débiles. [97] Además, uno de los impulsores detrás de la construcción del Mark III fue usarlo como interferómetro con el Mark I para llevar a cabo un estudio de fuentes de radio. [98]
El telescopio participó en el primer experimento transatlántico con interferómetro en 1968, junto con otros telescopios como los 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 millas), 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 . Aproximadamente la mitad del tiempo de observación del telescopio se dedica actualmente a realizar interferometría con otros telescopios. [97] Está previsto que el telescopio funcione como parte de un interferómetro con los radiosatélites orbitales Radioastron (ruso) y VLBI Space Observatory Program (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]
