I ricercatori hanno utilizzato la più recente tecnologia wireless per sviluppare un nuovo ricevitore radio per l’astronomia. Il ricevitore è in grado di catturare onde radio a frequenze su un intervallo molte volte più ampio di quelle convenzionali e può rilevare contemporaneamente le onde radio emesse da molti tipi di molecole nello spazio. Ciò dovrebbe consentire progressi significativi nello studio dell’evoluzione dell’Universo e dei meccanismi di formazione di stelle e pianeti.
Le nubi molecolari interstellari di gas e polvere forniscono il materiale per stelle e pianeti. Ogni tipo di molecola emette onde radio a frequenze caratteristiche, gli astronomi hanno rilevato emissioni da varie molecole su un’ampia gamma di frequenze. Osservando queste onde radio, è possibile conoscere le proprietà fisiche e la composizione chimica delle nubi molecolari interstellari. È stata questa la motivazione che ha guidato lo sviluppo di un sistema di ricezione a banda larga. Lo studio è stato pubblicato nella rivista Pasj – Pubblicazioni della Società Astronomica del Giappone.
La gamma di frequenze radio osservabili contemporaneamente da un radiotelescopio in generale è molto limitata, ciò è dovuto alle caratteristiche degli elementi che compongono un ricevitore radio. Il team di ricercatori dell’Osaka Prefecture University (OPU) e dell’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) in questa nuova ricerca ha ampliato la larghezza di banda di vari componenti, come il corno di alimentazione che porta le onde radio nel ricevitore, la guida d’onda (tubo metallico) circuito che propaga le onde radio, e il convertitore di radiofrequenza. Il team combinando questi componenti in un sistema di ricezione, ha ottenuto una gamma di frequenze rilevabili simultaneamente molte volte più grande di prima. Inoltre, questo sistema di ricezione è stato montato sul radiotelescopio OPU da 1,85 m nel Nobeyama Radio Observatory della NAOJ, ed è riuscito a catturare le onde radio da oggetti celesti reali. Ciò dimostra che i risultati di questa ricerca sono estremamente utili nelle osservazioni astronomiche reali.
Yasumasa Yamasaki, dell’OPU, autore principale dell’articolo che descrive lo sviluppo dei componenti del ricevitore a banda larga, ha detto:
«Utilizzando il ricevitore che abbiamo costruito, è stato un momento emozionante per me condividere con i membri del team la gioia di ricevere per la prima volta le onde radio dalla Nebulosa di Orione, questo risultato è stato reso possibile dalla collaborazione di molte persone coinvolte nel progetto».
Rispetto ai ricevitori attualmente utilizzati nell’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), l’ampiezza delle frequenze che possono essere osservate contemporaneamente con i nuovi ricevitori è sorprendente. ALMA per coprire le frequenze radio comprese tra 211 e 373 GHz, utilizza due ricevitori, Band 6 e 7, ma può utilizzarne solo uno alla volta. Inoltre, i ricevitori ALMA possono osservare due strisce di intervalli di frequenza con larghezze di 5,5 e 4 GHz utilizzando rispettivamente i ricevitori Band 6 e 7. Il ricevitore a banda larga al contrario può coprire tutte le frequenze con una singola unità. Inoltre, specialmente nella banda di frequenza più alta, il ricevitore può rilevare onde radio in una gamma di frequenze di 17 GHz alla volta.
Sho Masui dell’OPU, autore principale del documento di ricerca che riporta lo sviluppo del ricevitore e le osservazioni di prova, ha detto:
«È stata un’esperienza molto preziosa per me essere coinvolto nello sviluppo di questo ricevitore a banda larga dall’inizio fino alla riuscita osservazione, sulla base di queste esperienze, vorrei continuare a dedicare ulteriori sforzi al progresso dell’astronomia attraverso lo sviluppo di strumenti».
Utilizzando il radiotelescopio di 1,85 m, questa tecnologia a banda larga ha permesso di osservare le nubi molecolari interstellari lungo la Via Lattea in modo più efficiente. Inoltre, l’ampliamento della larghezza di banda del ricevitore è elencato come uno degli elementi ad alta priorità nella roadmap di sviluppo di ALMA che mira a migliorare ulteriormente le prestazioni.
I ricercatori sperano che questo risultato sia applicato ad ALMA e ad altri grandi radiotelescopi e che dia un contributo significativo per migliorare la nostra comprensione dell’evoluzione dell’Universo.