R Leporis: rodeado por una nube de compuestos de carbono, fotografiado por ALMA

El Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del que ESO es socio, ha llevado a cabo las observaciones de mayor resolución desde el inicio de sus operaciones.

Durante una prueba técnica, un equipo de expertos del Observatorio Conjunto ALMA (JAO) en Chile, el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ), el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) en Estados Unidos Unis y ESO, fotografiaron una estrella evolucionada. con una resolución de 5 milisegundos de arco. Esto demuestra que los astrónomos pueden utilizar ALMA para observar objetos con un nivel de detalle equivalente al de un autobús de 10 metros de largo en la Luna.

ALMA consta de 66 antenas que se pueden colocar en diferentes posiciones en la meseta de Chajnantor, a gran altitud, en Chile. Cada uno está equipado con receptores que le permiten observar ondas de radio en diferentes rangos o bandas de frecuencia. La resolución de ALMA aumenta tanto a medida que aumenta la separación máxima entre antenas como a medida que aumenta la frecuencia de las observaciones.

Las nuevas imágenes se obtuvieron con la configuración más amplia posible para la red ALMA, con una separación máxima entre sus antenas de 16 km. Se llevaron a cabo utilizando receptores de banda 10, que permiten a ALMA observar en frecuencias de hasta 950 GHz, la más alta posible para la red.

La estrella evolucionada R Leporis observada con la resolución angular más alta de ALMA – Mirando hacia las profundidades del cosmos, ALMA revela la enigmática belleza de R Leporis, una estrella en el ocaso de su vida. Esta animación de alta resolución captura la radiación submilimétrica de la estrella en una paleta de colores cálidos, que ilustra la vigorosa actividad de las capas externas de la estrella. Los tonos más fríos mapean la compleja danza de los máseres de cianuro de hidrógeno (HCN) detectados en la banda 10 de ALMA a una frecuencia increíblemente alta de 891 GHz. La animación muestra diferentes partes del gas HCN moviéndose a diferentes velocidades radiales. El color de la velocidad indica la dirección en la que se mueve: el desplazamiento al rojo (velocidad positiva) significa que el gas se está alejando, mientras que el desplazamiento al azul (velocidad negativa) significa que se está acercando. La imagen tiene una resolución angular increíblemente nítida de 5 milisegundos de arco, la resolución más alta que ALMA puede alcanzar actualmente. Esta imagen es un testimonio vibrante de los procesos dinámicos del final de la vida de estrellas como R Leporis. Crédito: Y. Asaki y N. Lira – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Dado que las observaciones llevan las capacidades de ALMA al límite, han sido increíblemente difíciles de lograr. Si bien los receptores de banda 10 están disponibles en ALMA desde 2014, los astrónomos tuvieron que esperar la validación de una nueva técnica de calibración, llamada banda a banda, para poder realizar las nuevas observaciones.

Ils l'ont fait lors d'un test technique en 2021 lorsqu'ils ont observé une étoile évoluée de la Voie lactée, R Leporis, utilisant un noyau galactique brillant comme calibrateur, qui, bien que éloigné, apparaît à proximité de R Leporis dans el cielo. Los resultados se publican hoy en el Astrophysical Journal.

Este resultado se logró gracias al importante apoyo del personal de ESO, que participó en las observaciones de prueba, los experimentos previos que llevaron a este logro técnico final y el desarrollo de la nueva técnica de calibración.

Con nuevas observaciones que llevaron las capacidades de ALMA al límite, los investigadores tuvieron que desarrollar un nuevo método de calibración para obtener la imagen de mayor resolución jamás obtenida con ALMA. En este método, llamado banda a banda, las fluctuaciones atmosféricas se compensan observando un calibrador cercano en ondas de radio de baja frecuencia, mientras que el objetivo se observa con ondas de radio de alta frecuencia. La imagen superior derecha muestra la imagen de ALMA de R Leporis que alcanzó la resolución más alta de 5 milisegundos de arco. Las emisiones de ondas submilimétricas de la superficie estelar se muestran en naranja y las emisiones de máser de cianuro de hidrógeno a 891 GHz se muestran en azul. La imagen superior izquierda muestra una observación previa de la misma estrella utilizando una configuración de matriz diferente con menos distancia entre antenas y sin el método banda a banda, lo que da como resultado una resolución de 75 milisegundos de arco. La resolución anterior es demasiado basta para especificar las posiciones de cada uno de los dos componentes de emisión. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Y. Asaki et al.

Más información

Este resultado se presentó en un artículo titulado “Campaña ALMA de alta frecuencia de línea de base larga en 2021: imágenes de ondas submilimétricas de resolución angular más alta para la estrella rica en carbono R Lep” que aparecerá en el Astrophysical Journal (doi: 10.3847/1538-4357/ acf619). ).

El equipo está compuesto por Y. Asaki (JAO; NAOJ; SOKENDAI), L. Maud (ESO; Universidad de Leiden), H. Francke (JAO), H. Nagai (NAOJ), D. Petry (ESO), EB Fomalont ( NRAO), E. Humphreys (JAO; ESO), AMS Richards (Universidad de Manchester), KT Wong (IRAM; Universidad de Uppsala), W. Dent (JAO), A. Hirota (JAO; NAOJ), JM Fernández (Observatorio Lowell ), S. Takahashi (NAOJ) y AS Hales (JAO; NRAO).

Se puede encontrar un estudio técnico anterior, que conduce a la campaña de 2021, en: “Campaña ALMA de alta frecuencia de línea de base larga en 2019: observaciones intrabanda y banda a banda de las bandas 9 y 10 utilizando las líneas de base más largas de ALMA”. , publicado en el Astrophysical Journal en agosto de 2023 (doi: 10.3847/1538-4365/acd6f1).

ALMA es una asociación entre ESO (que representa a sus Estados miembros), NSF (Estados Unidos) y NINS (Japón), así como NRC (Canadá), NSTC y ASIAA (Taiwán) y KASI (República de Corea), en cooperación con la República de Corea. de Chile. El Observatorio Conjunto ALMA está gestionado por ESO, AUI/NRAO y NAOJ.

Campaña ALMA de línea de base larga y alta frecuencia en 2021: imágenes de ondas submilimétricas con la resolución angular más alta para la estrella rica en carbono R LepLa Revista de Astrofísica (acceso abierto)

Astrobiología, Astroquímica