Gran Telescopio Milimétrico

Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM)
GTM imagen.JPG
Organización Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica, Universidad de Massachusetts
Ubicación Atzitzintla ( Puebla, México)
Coordenadas 18°59′09″N 97°18′53″O / 18.985833333333, 18°59′09″N 97°18′53″O / -97.314722222222
Longitud de onda microondas
Fecha de construcción 1997 - 2008
Diámetro 50 m
Área Superficie de recolección de ~2,000 m2
Distancia focal 132,5 m
Tipo de montaje Telescopio de apertura simple con una superficie reflectora primaria de 50 m de diámetro, espejo secundario de 2.64 m de diámetro descansa sobre 16 ruedas encerradas en 4 carritos, que se deslizan sobre una vía de acero para realizar rotaciones acimutales. La alidada contiene un cuarto de control y las cabinas de receptores, donde la instrumentación recibirá el haz reflejado por el espejo terciario y la óptica templada de acoplamiento.
Plano focal de 1.33 mm.
Sitio web www.lmtgtm.org
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Ubicación del GTM.

El Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano (GTM, inglés: Large Millimeter Telescope, o LMT) es el radiotelescopio más grande del mundo en su rango de frecuencia,[1] y fue construido para observar ondas de radio en la longitud de onda de 1 a 4 milímetros. El diseño contempla una antena de 50 metros de diámetro y una área de recolección de 2000 m². Se encuentra sobre el volcán Sierra Negra (aproximadamente a 4600  msnm), dentro del término municipal de Atzitzintla ( Puebla, México). El GTM es un proyecto binacional mexicano (80 %) - estadounidense (20 %) del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) y la Universidad de Massachusetts en Amherst (UMass-Amherst). El 22 de octubre de 2012 la Junta de Gobierno del INAOE aprobó la iniciativa de otorgarle al GTM el nombre de Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano, en memoria de su impulsor Alfonso Serrano Pérez-Grovas. En mayo de 2013 el Gran Telescopio Milimétrico Alfonso Serrano inició operaciones.

Las observaciones milimétricas con el GTM permiten a los astrónomos ver regiones del espacio oscurecidas en el óptico por polvo interestelar, incrementando nuestro conocimiento de la formación de estrellas, además está particularmente adaptado para observar planetas y planetoides del Sistema Solar y discos protoplanetarios fuera del mismo, los cuales son relativamente fríos y emiten la mayoría de su radiación en forma de ondas milimétricas. Existen también propuestas para observar fluctuaciones en el fondo cósmico de microondas, así como núcleos de galaxias activas.

Instrumentación

El conjunto de instrumentos del GTM se compone de cámaras bolométricas de banda ancha y arreglos heterodinos, un receptor de un solo elemento de resolución o píxel y un versátil espectrómetro autocorrelador digital multi-propósito.

Instrumentos heterodinos

SEQUOIA

Es un arreglo criogénico de plano focal que cuenta con 32 pixeles de polarización doble, distribuidos en paneles de 4 x 4, alimentados por cornetas cuadradas separadas por 2fλ. El arreglo se ha diseñado para que opere en el intervalo de 85 a 115.6 GHz a 18 K. Los preamplificadores del arreglo son circuitos integrados de microondas monolítico de fosfato de indio (InP), diseñados en UMass-Amherst, con ruido por debajo de los 55 K en el intervalo de 85 a 107 GHz, alcanzando los 90 K a 116 GHz.

El buscador de corrimientos al rojo

Se trata de un receptor novedoso diseñado para cubrir instantáneamente la banda atmosférica de 75-110 GHz en una sola sintonización, con tecnología de amplificadores de microondas monolíticos de banda ancha como los que usa SEQUOIA. El receptor cuenta con cuatro pixeles dispuestos en una configuración de doble haz y doble polarización, y alcanza temperaturas de ruido tan bajas como < 50 K en la banda de 75 a 111 GHz. Los haces con polarizaciones ortogonales se combinan en transductores ortomodales basados en guías de onda. El intercambio de haces en el cielo se efectúa gracias a un interruptor polarimétrico de rotación Faraday y una red de alambre frente a las cornetas. Debido a que este intercambiador no tiene componentes mecánicas móviles, el buscador de corrimientos al rojo tendrá una estabilidad excepcional en las líneas de base, apropiada para la detección de la escalera de transiciones del CO que emiten las galaxias en formación a distancias cosmológicas. El espectrómetro en el que se recibe la señal es un autocorrelador analógico innovador que cubre toda la ventana de 36 GHz con una resolución de 31 MHz, lo que equivale a 100 km/s a 90 GHz.

El receptor de 1 mm

Cubrirá la banda atmosférica de 210-275 GHz con un solo píxel superconductor-aislante-superconductor de doble polarización. El receptor tendrá alta sensibilidad ya que usará un esquema de separación de bandas laterales. En cada polarización se contará con 8 GHz de ancho de banda efectivo, con una temperatura de sistema menor que 100 K. El receptor, actualmente en desarrollo, se utilizará en la etapa de instalación y pruebas del GTM.

El espectrómetro de banda ancha

Los detectores heterodinos utilizarán el espectrómetro genérico del GTM. Se trata de un sistema autocorrelador digital de banda ancha, capaz de tomar hasta 64 entradas y producir espectros en diversas combinaciones del ancho de banda total y resolución espectral. El espectrómetro del GTM se acoplará a sistemas como SEQUOIA, a sistemas de un solo píxel y a otros sistemas, como los arreglos de plano focal de gran formato que se planean a futuro. Los espectrómetros de autocorrelación son un recurso habitual cuando se requiere de un sistema flexible para diferentes modos de observación, como son el intercambio de posiciones, frecuencias, haces, o cartografía de barrido, y para optimizar los resultados de programas científicos diversos. El espetrómetro autocorrelador del GTM se ha diseñado para que ofrezca combinaciones de resoluciones espectrales δv ~ 0.01 - 100 km/s y anchos de banda δv ~ 20 - 10000 km/s.

Instrumentos de continuo

AzTEC

AzTEC es una cámara milimétrica de 144 píxels que opera a 1.1 y 2.1mm. La radiación se acopla a bolómetros de tela de araña de Si-Ni, dispuestos en paquetes hexagonales compactos, y alimentados por un arreglo de cornetas separadas por 1.4 fλ. El dispositivo obtiene imágenes completamente muestreadas mediante movimientos del telescopio o del espejo secundario.

Los detectores se enfrían a ~250 mK dentro de un criostato de 3He de ciclo cerrado, con tres etapas. El campo de visión de AzTEC en el GTM es 2.4 minutos de arco cuadrados. Tiene una sensibilidad por pixel de ~3 mJy Hz-1/2 y el ancho a media altura del haz a 1.1mm es de 6 segundos de arco. AzTEC imprimirá una velocidad de cartografía extraordinaria de 0.36 grados2/hr/mJy2.

AzTEC se ha instalado y probado con éxito en el JCMT en junio del 2005, y ha ejecutado un programa extensivo de observaciones científicas en noviembre y diciembre del 2005 como instrumento invitado.

La cámara AzTEC se ha construido en UMass-Amherst en colaboración con el equipo intrumentalista de Bolocam. En la página de AzTEC se puede encontrar información más detallada acerca del instrumento y su programa científico abierto a la competencia de tiempo.

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