El Radiotelescopio Gigante de Ondas Métricas de la India, cerca de Pune, tiene 30 antenas de 45 metros, se convirtió en instalación internacional en octubre de 2001 y aportó datos indios a la búsqueda del fondo de ondas gravitacionales del 29 de junio de 2023

El Radiotelescopio Gigante de Ondas Métricas (GMRT, por sus siglas en inglés) tiene treinta antenas, de 45 metros de diámetro cada una, en un emplazamiento a unos 80 km al norte de Pune. Lo gestiona el Centro Nacional de Radioastrofísica (NCRA), parte del Instituto Tata de Investigación Fundamental (TIFR), que lo llama el mayor radiotelescopio del mundo que opera en longitudes de onda métricas. Sus datos alimentaron el resultado europeo e indio de cronometraje de púlsares anunciado el 29 de junio de 2023, que informó de indicios de un tenue fondo de ondas gravitacionales.

Las antenas se disponen en una Y. Catorce están agrupadas en un cuadrado central de unos 1 km de lado, y otras dieciséis se extienden por tres brazos de unos 14 km cada uno. El documento de estado del observatorio de diciembre de 2025 da líneas de base, las distancias entre pares de antenas, de 100 m a 25 km. El telescopio está en Khodad, a unos 10 km al este de Narayangaon, en la carretera Pune-Nasik.

Por qué un telescopio para ondas métricas, y por qué este lugar

A 150 MHz, una de las frecuencias originales del GMRT, una onda de radio mide unos 2 metros. El propio relato del observatorio dice que el proyecto eligió esta parte del espectro porque la interferencia de radio de origen humano era, en sus palabras, considerablemente menor allí, en la India. Dice también que en ningún lugar del mundo se había construido una gran instalación para aprovechar estas longitudes de onda.

El emplazamiento de Khodad se escogió tras una búsqueda por toda la India. Los criterios que enumera la página del GMRT son poco ruido de radio de origen humano, buenas comunicaciones, industria y educación cercanas, y una latitud lo bastante al norte del ecuador geomagnético como para una ionosfera razonablemente tranquila sin dejar de ver buena parte del cielo austral.

Las 30 antenas funcionan como un solo instrumento. Las señales de los 435 pares posibles se multiplican entre sí durante varias horas, lo que permite a la red construir imágenes con la nitidez de una sola antena de 25 km de diámetro. El diseño original usaba seis bandas de frecuencia entre 50 y 1.420 MHz.

Cerchas de cuerda y malla de alambre

Una antena sólida de 45 metros es pesada y recibe mucho viento. El equipo del GMRT usó lo que llama el diseño SMART, siglas en inglés de Stretch Mesh Attached to Rope Trusses (malla tensada sujeta a cerchas de cuerda). Finos cables de acero inoxidable se tienden entre 16 armazones parabólicos de acero tubular y se tensan formando un mosaico de facetas planas que se aproxima a una parábola. Una malla de alambre de acero inoxidable de 0,55 mm, con cuadrículas de 10 por 10 mm en el centro y de 20 por 20 mm más afuera, forma la superficie reflectante.

El observatorio dice que el diseño reduce tanto las fuerzas del viento que la fuerza y el par sobre una antena de 45 metros del GMRT son similares a los de una antena convencional de 22 metros. Da el peso de la antena en unas 80 toneladas, con un contrapeso de 40 toneladas, sobre una torre de hormigón de 15 metros. El IEEE, que dedicó una placa de Hito al observatorio el 30 de marzo de 2021, registra que todo el programa fue concebido, diseñado y fabricado en la India, y que los sistemas de accionamiento y servocontrol procedieron de una colaboración técnica con el Centro de Investigación Atómica Bhabha de Mumbai. La propuesta del IEEE dice también que el GMRT fue uno de los primeros radioobservatorios en transportar las señales de los telescopios por fibra óptica en lugar de por enlaces de radio.

El grupo de Swarup y la cronología

Govind Swarup llegó al TIFR en 1963 por invitación de Homi Bhabha, cuya propia historia está en nuestro relato del programa atómico. Su grupo construyó el Radiotelescopio de Ooty, que la página de historia del NCRA dice que se completó en 1969. El obituario del NCRA dice que concibió y dirigió el diseño y la construcción del GMRT de 1984 a 1996, fue su director de proyecto desde 1987 y fue el primer director del Centro del NCRA en 1993. Murió el 7 de septiembre de 2020.

La página del Hito del IEEE da el registro de la construcción. La adquisición de terrenos terminó en 1990 y las obras empezaron en 1991. La primera antena se levantó en 1993 y la observación de primera luz se hizo en 1994. Las 30 antenas estaban en pie en 1995. Las observaciones de prueba de objetos astronómicos empezaron a comienzos de 1996, y la primera imagen de alta calidad de una radiogalaxia llegó ese año. Las observaciones regulares comenzaron en 1997, y el GMRT se declaró abierto a astrónomos de todo el mundo en octubre de 2001.

Las fuentes discrepan sobre el comienzo de las operaciones. La historia del NCRA dice que el telescopio «entró en funcionamiento rutinario en 2000». El artículo de 2017 de Yashwant Gupta, del NCRA, y sus colegas dice «desde su puesta en servicio en 2001». La página del IEEE usa 1997 para las observaciones regulares y octubre de 2001 para la apertura internacional. Son hitos distintos, y la fecha de cada fuente se da tal como la expone.

El NCRA dice que astrónomos de más de 25 países usan el telescopio. El artículo de 2017 contaba unos 40 artículos arbitrados al año que usaban datos del GMRT, con aproximadamente la mitad de los investigadores principales de la India y el resto de unos 30 países más.

La mejora de 2019

Los receptores originales cubrían bandas limitadas con un ancho de banda máximo de 32 MHz. Una mejora importante, propuesta por primera vez durante el periodo del plan de 2007 a 2012, elevó el ancho de banda instantáneo a 400 MHz y sustituyó las antiguas bandas por receptores de banda ancha. El documento del observatorio de diciembre de 2025 enumera cuatro de ellos: de 120 a 250 MHz, de 250 a 500 MHz, de 550 a 850 MHz y de 1.000 a 1.460 MHz. Dice que el GMRT mejorado (uGMRT) trabaja con las 30 antenas desde marzo de 2019.

Las fechas de la mejora varían según la fuente. La página del IEEE da 2012 a 2018, y Yashwant Gupta, director del NCRA, citado en el comunicado de prensa de 2023, dice 2013 a 2019. El artículo de 2017 esperaba que la sensibilidad aumentara hasta tres veces.

Qué ha sondeado y seguido el GMRT

Entre abril de 2010 y marzo de 2012 el GMRT observó el TIFR GMRT Sky Survey a 150 MHz. Intema y sus colegas, en un artículo de 2017 en Astronomy & Astrophysics, describen la primera publicación alternativa de datos como una que abarca unos 36.900 grados cuadrados, aproximadamente el 90 por ciento del cielo, con unos 0,62 millones de fuentes extraídas con un umbral de 7 sigma.

En 2023 Arnab Chakraborty y Nirupam Roy informaron de una detección a 5 sigma, con el uGMRT, de emisión de hidrógeno en la línea de 21 cm de una galaxia con corrimiento al rojo de 1,3, a unos 9.000 millones de años atrás en el tiempo. Su resumen la llama la detección de hidrógeno en emisión de una galaxia individual con mayor corrimiento al rojo hasta la fecha. Una galaxia elíptica en primer plano actúa como lente gravitacional y refuerza la señal.

El 19 de octubre de 2016 el GMRT escuchó al módulo de aterrizaje Schiaparelli de la Agencia Espacial Europea durante su descenso a Marte. El blog de la ESA antes del aterrizaje describió la señal del GMRT como una visión en tiempo real «nice-to-have», es decir, deseable pero no imprescindible. La página de la ESA del 20 de octubre de 2016 dice que las primeras señales del GMRT sugerían que la mayoría de los pasos del descenso habían salido según lo previsto, y que las señales recibidas por el GMRT y por la Mars Express de la ESA se interrumpieron poco antes del contacto con el suelo.

Púlsares como relojes

El cronometraje de púlsares figura entre los objetivos declarados del GMRT. La página de objetivos del observatorio dice que la medición precisa de los tiempos de un grupo de púlsares, las estrellas de neutrones de rotación rápida que destellan como faros, podría llevar a detectar un débil fondo de radiación gravitacional procedente del Universo muy temprano.

El método funciona porque una onda gravitacional que pasa entre un púlsar y la Tierra cambia los tiempos de llegada de sus pulsos. El efecto es minúsculo. El comunicado de prensa de 2023 lo sitúa en menos de una millonésima de segundo, y el reloj de un púlsar individual tiene sus propias irregularidades. Por eso los astrónomos vigilan muchos púlsares y buscan un patrón compartido por todo el cielo. El comunicado dice que las ondas implicadas oscilan con periodos de uno a diez años, unas 10.000 millones de veces más lentas que las que LIGO detectó por primera vez en 2015. Detectores de escala kilométrica como LIGO y el proyectado LIGO-India captan breves ráfagas de agujeros negros que chocan. Una red de púlsares busca, en cambio, un zumbido constante.

La contribución del GMRT son sus bajas frecuencias. El comunicado dice que la señal del púlsar se distorsiona por el medio entre el púlsar y la Tierra, y que esto se mide mejor cerca de 400 MHz, donde describe al uGMRT como actualmente el radiotelescopio más sensible del mundo. El Indian Pulsar Timing Array (InPTA), que fundó Bhal Chandra Joshi, del NCRA, usa el uGMRT para observar púlsares de milisegundo simultáneamente en dos bandas. Su primera publicación de datos, de 2022, dio tiempos de llegada de 14 púlsares de milisegundo observados entre 2018 y 2021 de 300 a 500 MHz y de 1.260 a 1.460 MHz.

Los artículos del 29 de junio de 2023

El European Pulsar Timing Array (EPTA) y el InPTA anunciaron sus resultados el 29 de junio de 2023, en dos artículos en Astronomy & Astrophysics, dice el comunicado de prensa del InPTA. La segunda publicación de datos del EPTA abarca 25 púlsares de milisegundo. El artículo de búsqueda la combinó con datos del InPTA de diez púlsares cronometrados por ambos grupos. Informa de indicios marginales de un fondo en el conjunto completo de datos europeos de 24,7 años y de indicios a unos 3 sigma en un subconjunto de 10,3 años. Añadir los datos indios dio resultados coherentes con un mejor modelado del ruido. Un artículo complementario encontró la señal coherente con una población de pares de agujeros negros supermasivos y desfavoreció un origen en materia oscura ultraligera.

El comunicado del InPTA dice que el análisis usó datos de púlsares recogidos durante 25 años con seis de los mayores radiotelescopios del mundo, entre ellos más de tres años de datos del uGMRT. Allí se cita a A. Gopakumar, del TIFR, presidente del consorcio InPTA: «esta es la primera vez que los datos de un telescopio indio se usan para buscar ondas gravitacionales». Gupta dice que el cronometraje de púlsares de alta precisión de este tipo era uno de los objetivos científicos de la mejora y que sus primeros resultados llegaron en pocos años.

Otras tres colaboraciones informaron de resultados al mismo tiempo. El equipo NANOGrav de Norteamérica encontró, entre 67 púlsares, correlaciones que coinciden con el patrón de Hellings-Downs esperado para las ondas gravitacionales. Informa de una significación de unos 3 a 4 sigma, según la prueba. El comunicado nombra las redes de Australia (PPTA) y de China (CPTA) como las otras.

Lo que muestra por sí solo el conjunto de datos indio

La segunda publicación de datos propia del InPTA abarca 27 púlsares de milisegundo a lo largo de siete años. Su primer artículo, publicado en junio de 2025, informa de algunas de las estimaciones de medida de dispersión más precisas hasta ahora, una medida de los electrones libres que ha atravesado la señal de un púlsar en su camino a la Tierra. Un artículo de búsqueda publicado el 3 de agosto de 2026 es la primera búsqueda independiente del fondo solo en datos del InPTA. Encuentra un factor de Bayes de 2,5 para una señal común y ninguna detección significativa. Fija un límite superior del 95 por ciento para la amplitud del fondo, de aproximadamente un orden de magnitud por encima de las amplitudes que informan las redes más antiguas. Las simulaciones del artículo indican que hace falta una línea de base de al menos 10 años para recuperar una señal común. El artículo de la publicación de datos dice que parte del conjunto se está incorporando a la tercera publicación de datos del International Pulsar Timing Array.