Ventajas e inconvenientes de VLBI

El hecho de que cada antena de VLBI deba tener sus propios osciladores locales y sus propios relojes atómicos provoca una enorme cantidad de problemas en la correlación. Aunque se supone que los relojes atómicos son extraordinariamente estables, son muy comunes las pequeñas derivas en su sincronización, lo que causa una degradación en la calidad de los datos difícilmente resoluble en el análisis posterior a la correlación.

Además, la rotación de la Tierra, unida a las enormes líneas de base entre las antenas, produce efectos Doppler en la radiación recibida que son distintos para cada estación. Esto producirá una variación de la fase de la visibilidad como función del tiempo que será ajena a la estructura de la fuente y que hará imposible, de no tratarse adecuadamente, la correcta reducción de los datos. Este problema se intenta corregir en el correlador, aplicando rotadores de fase cuya frecuencia depende de cada antena y de cada momento en el tiempo. Estos rotadores modifican la frecuencia de la señal para cada estación, de manera que corre los espectros de todas las señales a un valor común para todos los radiotelescopios, eliminando, por lo tanto, los distintos efectos Doppler en las antenas. No obstante, los efectos Doppler son calculados en el correlador en base a un modelo de rotación terrestre que suele diferenciarse de la realidad debido a pequeños factores no considerados en el modelo. Esto hace que queden pequeñas secuelas, efectos Doppler residuales, en las señales a correlacionar. La manera en la que estos residuos Doppler se eliminan forma parte del proceso de calibración posterior al correlador y constituye el llamado Fringe Fitting del que ya hablaremos.

A todos estos problemas hay que añadir que las enormes distancias entre las antenas involucradas en una observación de VLBI conllevan a que las condiciones climáticas puedan ser muy distintas de una estación a otra. La distinta densidad de electrones en la ionosfera o el distinto grado de humedad (entre otros muchos factores) en los diferentes medios por los que pasa la señal antes de llegar a cada estación, afectan de manera distinta a las ondas que llegan a cada antena. Los caminos ópticos recorridos por la señal no estarán, pues, únicamente relacionados con la geometría del interferómetro y la estructura de la fuente, como hasta ahora hemos ido suponiendo. Por lo tanto, las fases de las visibilidades estarán contaminadas por efectos atmosféricos no deseados.

Aún habiendo todos estos problemas, las enormes ventajas que se obtienen con VLBI hacen que valgan mucho la pena las calamidades por las que hay que pasar para conseguir una buena calibración y edición de los datos. Por una parte, tenemos que las enormes líneas de base involucradas se traducen en la posibilidad de muestrear la transformada de Fourier de la fuente para enormes valores de frecuencias espaciales, pudiendo obtener información de radioestructuras de diminuta extensión angular. Actualmente pueden obtenerse resoluciones del orden de la fracción de milisegundo de arco, el equivalente a poder distinguir desde la Luna un objeto de tamaño similar a un Compact Disc². Los jets de cuásares lejanos a escalas no mucho mayores al radio de Schwarzschild del agujero negro supermasivo que los produce, por poner un ejemplo, nos serían totalmente desconocidos de no ser por las enormes resoluciones alcanzables por VLBI.

Del mismo modo en que pueden obtenerse grandes resoluciones en el cielo, VLBI también permite conocer con enorme precisión las posiciones relativas de los radiotelescopios en la Tierra, incluso cuando están separados por distancias transatlánticas. Gracias a los estudios de posicionamiento de antenas con VLBI, la Geodesia ha avanzado a pasos agigantados en las últimas décadas. Hoy en día se ha conseguido medir de manera directa el movimiento de las placas tectónicas de la Tierra (corroborando definitivamente la teoría de la deriva continental) y su deformación debida a mareas oceánicas y terrestres. Incluso se han llegado a detectar y modelizar las microaceleraciones en el movimiento de rotación de la Tierra debidas a la transferencia de momento angular entre las placas continentales, la atmósfera y los océanos, así como la continua desaceleración en la rotación terrestre debida a la interacción gravitatoria con la Luna.

La práctica totalidad de estos impresionantes resultados formaría sólo parte de la ciencia-ficción de no ser por la técnica de VLBI.