L'astronomia submil·limètrica és la branca de l'astronomia observacional que es duu a terme a longituds d'ona submil·limètriques (és a dir, radiació de terahertz) de l'espectre electromagnètic. Els astrònoms situen la banda d'ona submil·limètrica entre les bandes d'ona de l'infraroig llunyà i les de microones, que normalment es consideren entre uns quants centenars de micròmetres i un mil·límetre. Encara és comú en astronomia submil·limètrica citar les longituds d'ona en "micres", el nom antic del micròmetre.

Les observacions submil·limètriques es poden utilitzar per rastrejar l'emissió de gas i pols, incloent-hi les línies de CI, CO i CII (nivells de ionització de carboni). Les fonts darrere d'aquesta emissió inclouen núvols moleculars i nuclis de nebuloses fosques, que es poden utilitzar per aclarir el procés de formació estel·lar des del col·lapse més primerenc fins al naixement estel·lar, determinant les abundàncies químiques en núvols foscos i els mecanismes de refredament de les molècules que els componen. Altres fonts inclouen discs protoplanetaris, Galàxia d'esclat d'estrelles a l'Univers primerenc, entorns immediats que envolten l'AGN de galàxies actives i anisotropies secundàries en el fons còsmic de microones. Els astrònoms estimen que la pols interestel·lar absorbeix fins a la meitat de tota la radiació emesa per les estrelles i les galàxies, que es reemet a les bandes de l'infraroig llunyà i submil·limètriques, cosa que fa que les observacions submil·limètriques siguin clau per comprendre l'univers. Descobriments recents han utilitzat l'astronomia submil·limètrica per mesurar l'efecte Sunyaev-Zeldovich en cúmuls de galàxies, demostrant l'existència d'un medi calent intracúmul.

Les observacions submil·limètriques han servit per restringir models de formació i evolució planetària, estel·lar i galàctica. Mitjançant l'estudi dels elements en primer pla del CMB i els entorns al voltant dels SMBH, l'astronomia submil·limètrica també es pot utilitzar per restringir models de gravetat quàntica i investigar el paper de les ones gravitacionals i els neutrins relativistes a l'Univers primerenc. Cal destacar que el Telescopi Horitzó d'Events, que va produir la primera imatge d'un forat negre el 2020 mitjançant observacions de ràdio i infraroig llunyà, també realitza observacions VLBI dins del règim submil·limètric a 870 μm.

Des del terra miniatura|Vista panoràmica de l'altiplà de Chajnantor, que abasta uns 180 graus de nord (a l'esquerra) a sud (a la dreta), mostra les antenes de l'Atacama Large Millimeter Array. Les limitacions més significatives per a la detecció d'emissions astronòmiques a longituds d'ona submil·limètriques amb observatoris terrestres són l'emissió atmosfèrica, el soroll i l'atenuació. Igual que l'infraroig, l'atmosfera submil·limètrica està dominada per nombroses bandes d'absorció de vapor d'aigua i només a través de "finestres" entre aquestes bandes són possibles les observacions. El lloc ideal per a l'observació submil·limètrica és sec, fresc, té condicions meteorològiques estables i està lluny dels centres de població urbana. Només s'han identificat un grapat de llocs. Inclouen Mauna Kea (Hawaii, Estats Units), l'Observatori Llano de Chajnantor a l'altiplà d'Atacama (Xile), el Pol Sud i Hanle a l'Índia (el lloc de l'Himàlaia de l'Observatori Astronòmic Indi). Les comparacions mostren que els quatre llocs són excel·lents per a l'astronomia submil·limètrica, i d'aquests llocs, Mauna Kea és el més establert i possiblement el més accessible. Recentment hi ha hagut cert interès pels llocs àrtics d'alta altitud, en particular l'estació Summit a Groenlàndia, on la mesura del vapor d'aigua precipitable (PWV) sempre és millor que a Mauna Kea (tanmateix, la latitud més baixa de Mauna Kea de 19 graus significa que pot observar més cels meridionals que Groenlàndia).

Comparacions per satèl·lit han trobat que els nivells de PWV en els Doms A i C són els més consistents i eixuts. D'altres indrets xilens de gran altitud poden assolir resultats similars al llarg de certes èpoques de l'any.

El lloc de l'Observatori del Llano de Chajnantor acull l'Atacama Pathfinder Experiment (APEX), el telescopi submil·limètric més gran que opera a l'hemisferi sud, i el projecte d'astronomia terrestre més gran del món, patrocinat per l'Institut Max Plank i l'ESO i proper a APEX, l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA), un interferòmetre per a observacions de longitud d'ona submil·limètrica fet amb 54 radiotelescopis de 12 metres i 12 de 7 metres. Al nord d'aquest lloc hi ha el Cerro Chajnantor, que acollirà el CCAT-prime (FYST) de 6 metres, el primer telescopi d'estudi de camp ampli en el rang submil·limètric, com a part de la col·laboració CCAT. La primera llum per al FYST està prevista per al 2026.

El Submillimeter Array (SMA) és un altre interferòmetre, situat a Mauna Kea, que consta de vuit radiotelescopis de 6 metres de diàmetre. El telescopi submil·limètric més gran existent, el James Clerk Maxwell Telescope, també es troba a Mauna Kea.

Alguns telescopis submil·limètrics també s'utilitzen per a VLBI.

Des de l'estratosfera Amb globus estratosfèrics i avions, hom pot obtenir dades més enllà de l'atmosfera. El Balloon-borne Large Aperture Submillimeter Telescope (BLAST) i l'Stratospheric Observatory For Infrared Astronomy (SOFIA) en són dos exemples, malgrat SOFIA també pot manejar observacions amb infrarojos.

Des de l'òrbita ComparançaEinaAnyLongitud d'onaAperturaUll humà–0.39–0.75 μm0.01 mSWAS1998540–610 μm0.55–0.7 mHerschel200955–672 μm3.5 m esquerra|miniatura|Fonts observades pel SWAS dins i fora de la Via Làctia Les observacions espacials a longituds d'ona submil·limètriques eliminen les limitacions terrestres de l'absorció atmosfèrica. El primer telescopi submil·limètric a l'espai va ser el soviètic BST-1M, situat al compartiment d'equipament científic de l'estació orbital Saliut-6. Estava equipat amb un mirall amb un diàmetre d'1,5 m i estava destinat a la investigació astrofísica a les regions espectrals ultraviolada (0,2–0,36 micres), infraroja (60–130 micres) i submil·limètrica (300–1000 micres), permetent als grups interessats en els núvols moleculars a l'espai estudiar-los, així com obtenir informació sobre els processos a la capa superior de l'atmosfera terrestre. miniatura|Fotografia del SWAS dins del programa SMEX. El satèl·lit d'astronomia d'ones submil·limètriques (SWAS) es va llançar a l'òrbita terrestre baixa el 5 de desembre de 1998 com una de les missions del Programa Small Explorer (SMEX) de la NASA. La missió de la nau espacial era fer observacions específiques de núvols moleculars gegants i nuclis de núvols foscos. El focus de SWAS eren cinc línies espectrals: aigua (H2O), aigua isotòpica (H218O), monòxid de carboni isotòpic (13CO), oxigen molecular (O2) i carboni neutre (C I). Aquestes línies espectrals es van seleccionar per respondre preguntes sobre el refredament dels núvols, els reservoris d'oxigen, les composicions químiques i les propietats físiques dels núvols moleculars observats.

El satèl·lit SWAS va ser reutilitzat el juny de 2005 per donar suport a la missió Deep Impact de la NASA. SWAS va proporcionar dades de producció d'aigua al cometa Tempel 1 fins a finals d'agost de 2005.

L'Agència Espacial Europea va llançar una missió espacial coneguda com a Observatori Espacial Herschel (anteriorment anomenat Telescopi d'Infraroig Llunyà i Submil·limètric o FIRST) el 2009. Herschel va desplegar el mirall més gran mai llançat a l'espai (fins al desembre de 2021, amb el llançament del Telescopi Espacial James Webb d'infraroig proper) i va estudiar la radiació en les bandes d'ona d'infraroig llunyà i submil·limètric. En lloc d'una òrbita terrestre, Herschel va entrar en una òrbita de Lissajous al voltant de L-2, el segon punt lagrangià del sistema Terra-Sol. L-2 es troba aproximadament a 1,5 milions de km de la Terra i la col·locació de Herschel allà va reduir la interferència de la radiació infraroja i visible de la Terra i el Sol. La missió de Herschel es va centrar principalment en els orígens de les galàxies i la formació galàctica.

Referències

Categoria:Astronomia