por Seth Shostak, Instituto SETI

A medida que los investigadores del SETI ser apresuran y están ansiosos por apuntar, la Formación de Telescopio Allen (Allen Telescope Array, ATA), actualmente en construcción a unos 320 kilómetros al noreste de San Francisco, es el primer radio telescopio profesional diseñado desde el principio para la búsqueda rápida de señales extraterrestres. Cuando se complete, comprenderá 350 antenas, dispersas sobre aproximadamente 60 hectáreas de suelo agrietado de lava.

Eso son muchas antenas y un buen trozo de propiedad , también. Pero exactamente ¿en qué parte de esa superficie serán levantadas las antenas? . En otras palabras, ¿como se formará la formación?. No será una sorpresa cuando le diga que hay un plan de situación: un mapa topográfico cubierto con 350 puntos indicando dónde se localizará cada antena.
Pero cada vez que desenrollo el plano bajo la nariz de alguien interesado, un globo de pensamiento con un signo de interrogación se infla sobre sus cabezas. 'Parece bastante aleatorio...' dicen de pronto.

Y ciertamente lo es. El plano recuerda los agujeros de una diana – una usada por un jugador bastante malo. Los amigos se desmayan porque asumen que las antenas deberían estar en algún tipo de cuadrícula regular.

El motivo para el (aparente) carácter aleatorio es este: ya que la Formación de Telescopio Allen se usará para cartografiar nebulosas y galaxias además de su trabajo como una máquina de búsqueda del SETI, debería ser una buena 'cámara' de radio. En otras palabra, debería ser capaz de hacer mapas del cielo detallados y de alta calidad.
Para hacerlo, se necesita realmente un plato de antena gigante, de un tamaño de media milla o más. Eso no sólo es caro, es casi imposible de construir.

Pero en los 60, los radio astrónomos de Cambridge, en Inglaterra, resolvieron que se puede simular el comportamiento de una antena colosal con otras más pequeñas si se giraban, recolectando datos en varias posiciones de la antena. Eso estaba bien para gastar semanas haciéndolo, ya que el objeto 'fotografiado' – una galaxia, por ejemplo – no se mueve o cambia de manera notable durante una exposición de varias semanas. Esta técnica, apropiadamente (formidablemente) llamada 'síntesis de apertura', no es nada más que un esquema para romper una antena inútilmente grande en partes más pequeñas, recolectando datos fragmentados, y después combinando la información con la ayuda de una computadora para formar una imagen.

Justamente. Pero si lo que se desea es hacer una imagen en alta calidad, se necesita medir la señal entrante en tantas distancias entre antenas como sea posible. Esto quiere decir almacenar datos de antenas que están prácticamente hombro con hombro, y datos de pares de antenas que están alejadas media milla o más. Si se sitúan las antenas en una cuadrícula regular, se tendrán demasiados pares con la misma separación, un sistema decididamente ineficiente.

Conseguir el foco

Los astrónomos evalúan sus planos de situación midiendo la 'función de dispersión de foco' (point spread function). Esto puede sonar como una técnica para ganar al blackjack, pero de hecho es un esquema usado rutinariamente para probar sistemas ópticos tales como telescopios y lentes de cámaras. La función de dispersión de foco(PSF) no es nada más que la imagen que el instrumento tomaría de una fuente puntual – un radio transmisor (o una bombilla, en el caso de instrumentos ópticos) que está muy, muy lejano. En un mundo perfecto, esto sería, de acuerdo, un punto. En el mundo real, será al menos una burbujita, y podría también tener anillos y cosas a su alrededor (para los aficionados al argot, los radio ingenieros les llaman lóbulos laterales (sidelobes). Si tu PSF es realmente de segunda categoría, las imágenes de tu instrumento recordarán a un cuadro de Seurat: sin mucho detalle.

Douglas Bock, que hasta recientemente era el Científico de Sistemas para la Formación de Telescopio Allen, hizo el trabajo duro para el diseño del plano de situación del ATA. El sabía que tenía 350 antenas para plantar, y su objetivo era conseguir el PSF más limpio y afinado posible. Por supuesto, había unas cuantas restricciones. 'Obviamente, las antenas tenían que encajar en la propiedad que pudiéramos alquilar al propietario del terreno, al igual que en la tierra tomada bajo un permiso de uso especial del Servicio Forestal. Y ésta no es un círculo perfecto o una forma cuadrada sino una especie de forma atípica', dice.

“Además, había varias consideraciones prácticas. Tenía que evitar los bordes de los flujos de lava, y rodear edificios existentes, carreteras, y árboles'.

Pero dentro de esas restricciones, Bock pudo proceder como sigue: comenzó con un emplazamiento aleatorio de antenas, y después, usando el software apropiado, calculó un indicador de lo bueno que sería el PSF resultante. 'Entonces miré a cada antena por separado, y decidí si mover su plato haría la imagen resultante mejor o peor. Si era mejor, la movía'.

Mucho tiempo de computadora después, Bock tuvo una función de dispersión de foco que estaba afinada y libre de nocivos lóbulos laterales. Había diseñado un instrumento, que en cuestión de minutos, podría tomar imágenes de alta calidad de radio fuentes cósmicas de virtualmente cualquier lugar en el cielo visible.

Este funcionamiento supera con mucho al de cualquier otro radio telescopio. ¿Por qué?. Bueno, se puede apuntar a una obvia, aunque a menudo olvidada, característica de la Formación de Telescopio Allen. Tiene muchas antenas. La Formación Muy Grande de Nuevo México (Very Large Array), un instrumento a menudo exhibido en películas y programas de TV, tiene 27 antenas, localizadas a lo largo de tres tiras espaciadas la misma distancia (como patas de un trípode aplanadas). Puede tomar grandes radio imágenes, pero le lleva ocho horas de observación para conseguir una calidad excelente, ya que se apoya en la rotación de la Tierra para disponer sus antenas con la suficiente 'separación' para generar una imagen limpia. El Radio Telescopio de Síntesis Westerbork, en Holanda, tiene 14 antenas en una línea recta este-oeste. Requiere 12 horas de giro de la Tierra para tomar una buena imagen del cielo.

Por eso cuando vea reproducciones de la Formación de Telescopio Allen, con su aparentemente aleatoria separación entre antenas como si los platos hubieran sido lanzados por un avión de carga de alto vuelo, recuerde que su aparente carencia de orden es engañosa. Al igual que para el parqué de la Bolsa de Nueva York, una apariencia caótica contradice lo que es un sistema singular, y finamente ajustado.