¿Como ALMA genera una imagen?

Alejandro Saez

¿Que vamos a ver?

• Tipos de objetos para los cuales ALMA puede generar una imagen.

• ¿Porque antenas? ¿Como lo comparamos con un telescopio?

• Las distintas partes que componen ALMA. • ¿Que es ALMA? => interferómetro.• ¿Porque en Chajantor?• Un ejemplo de como se hace una imagen.

Tipos de objetos para los cuales ALMA puede generar una imagen

• Objetos fríos del universo.• Objetos cuya radiación (o luz) puede traspasar

el “cierta materia” interestelar.• Objetos pequeños (o visiblemente pequeños)

¿Por qué antenas?

• La ondas que ALMA captura están en el rango milimétrico sub-milimétrico.

• Distintas longitudes de onda=> distintas técnicas.

• Las señales que capturamos son muy débiles => se necesita una área colectora grande para poder captar mas señal.

• Las antenas son altamente direccionales.

Ondas electromagneticas

Las distintas partes que componen ALMA

• Las antenas• Front End• Back End• DTS (Digital Transmission System)• CLO (Central Local Oscilator)• Correlator• Computing• Archive

Las distintas partes que componen ALMA

Las distintas partes que componen ALMA

Antenas

• Superficie => regular, de lo contrario vamos a degradar la señal que queremos captar.

• La reflexión solo se produce si la rugosidad de la superficie es mucho menor que la longitud de onda.

• Debe ser capaz de apuntar al sol => ojo no queremos que se derrita el sub-reflector.

• Tiene que ser capaz de cambiar de posición rápidamente.• La base tiene que ser lo suficientemente firme y precisa.• El reflector de la antena esta compuesto de muchos

paneles, estos se ajustan usando el método de holografía.

Antenas

Antenas

Front End y ACD

• Tiene que mantenerse frío, de lo contrario solo ruido vamos a obtener (esto es valido en las primeras etapas solamente)

• Tiene que albergar varias bandas de observación. (bandas 1 a 10)

• ACD sirve para calibrar cada antena, esta información es útil para determinar la sensitividad de cada antena.

• Tiene que tomar su referencia de tiempo desde el BE.• En el FE es en donde descomponemos la polarización

de la onda recibida

Front End y ACD

Front End y ACD

Front End y ACD

Back End

• Reloj maestro, es quien proporciona una referencia de tiempo para todo el arreglo (antenas, correlator, computing)

• Sistema nervioso (controla el arreglo a través de una red de fibra óptica)

• Adapta las señales de modo de que puedan ser procesadas por las etapas digitales.

• Digitalización. • En ciertos casos (lineas de base largas) compensa las

alteraciones en la propagación de las señal de referencia usando el LLC.

Back End (CLO)

DTS

• Sistema de fibra óptica que transporta las señales desde las antenas hasta el correlator

• Tecnología disponible en el mercado.

DTS

DTS (patch panel)

correlator

• Donde el calculo intensivo se realiza• Se obtienen las “visibilidades” (o patrón de

interferencia)• Se obtiene el espectro de las senales que se

están observando (en este caso actuá como un prisma)

• Se separa la señal del ruido

Correlator

Correlator, hw & sw

Correlator

correlator

correlator

Computing

Computing

ALMA un interferometro• Podemos sintetizar un gran radio-telescopio usando pequeños

elementos distribuidos.• Un interferómetro mide el patrón de interferencia. No la imagen de

la radio fuente, esto se hace a posteriori• 5 grandes supuestos:

– La radio fuente esta muy lejos (esto no es siempre cierto, cuando esta condición se viola, nuevas consideraciones son necesarias).

– Principio de Huygens(las ondas se propagan igual como si arrojáramos una piedra a un estanque)

– Solo podemos determinar la forma de la radio fuente en dos dimensiones (no hay posibilidad de que podamos caracterizar la radio fuente en profundidad)

– No hay coherencia entre distintos puntos de la radio fuente.– Mediciones confinadas a un plano, o una pequeña área.

Interferometro

Porque Chajnantor?

• Sequedad, sequedad, y solo sequedad.• El vapor de agua obstaculiza el paso de las

ondas que pretendemos captar.• No nos podemos abstraer 100% del vapor de

agua, pero si podemos corregir su efecto (WVR=> se aplican correcciones conforme tengamos nuevos datos)

Ahora hay que hacer que el interformetro funcione!

• La antenas se deben mover en forma sincronizada. (TE o compás)

• Toda la electrónica debe funcionar a la misma frecuencia.

• Pointing de la antena.• Se tienen que registrar todos los datos

obtenidos => archive

software

• Lleva el control de todos los elementos que componen el interferometro.– Movimiento de las antenas– Selección de la banda de observación– Configuración del correlacionador

• Lleva a nivel concreto requerimientos de alto nivel.

Y como hacemos la imagen?

• Este es un proceso que no se hace en tiempo real.• Los datos obtenidos en una sesión de observación

(visibilidades) quedan registrados en el archive.• Son los astrónomos quienes usando esos datos, y

sabiendo la posición de las antenas y teniendo una noción de cómo es el objeto que estaban observando, pueden estimar cual es la distribución del brillo de la radio fuente.

Y como hacemos la imagen II

Gracias!