Redacción NM
Los astrónomos han ideado una nueva forma de ‘ver’ a través de la niebla del universo primitivo para poder detectar la luz de las primeras estrellas y galaxias.
Observar el nacimiento de estos objetos ha sido durante mucho tiempo un objetivo de los científicos porque ayudará a explicar cómo evolucionó el universo desde el vacío después del Big Bang hasta el cosmos complejo que observamos hoy, 13.800 millones de años después.
Es algo que el nuevo telescopio espacial James Webb tiene la tarea de hacer, así como el Square Kilometer Array (SKA).
Pero mientras Webb analiza las longitudes de onda en el infrarrojo, el telescopio SKA de próxima generación basado en la Tierra, que se completará a fines de la década, estudiará el universo primitivo a través de ondas de radio.
Para los radiotelescopios actuales, el desafío es detectar la señal cosmológica de las estrellas a través de espesas nubes de hidrógeno, que bloquean la vista porque absorben muy bien la luz.
La distorsión de otras señales de radio también puede interferir, lo que se considera uno de los desafíos extremos que enfrenta la radiocosmología moderna.
Por ejemplo, las señales de galaxias distantes que los astrónomos están tratando de detectar son alrededor de 100.000 veces más débiles que las que se originan en nuestra propia galaxia.
Pero los investigadores dirigidos por la Universidad de Cambridge ahora han desarrollado una nueva metodología, utilizando las matemáticas, que les permitirá ver a través de las nubes primordiales y otras señales de ruido del cielo.
Nacimiento del cosmos: los astrónomos han desarrollado una nueva forma de ‘ver’ a través de la niebla del universo primitivo para que puedan detectar la luz de las primeras estrellas y galaxias. La impresión de este artista representa la aparición de estrellas en el universo primitivo.
Su idea, que fue parte del experimento REACH en Sudáfrica (en la foto), permitirá a los científicos observar estrellas tempranas a través de su interacción con nubes de hidrógeno que bloquean la luz.
Por lo tanto, les permitirá evitar el efecto perjudicial de las distorsiones introducidas por el radiotelescopio.
Su idea, que formaba parte del experimento REACH (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen), permitirá a los astrónomos observar las primeras estrellas a través de su interacción con las nubes de hidrógeno, de la misma forma que inferiríamos un paisaje mirando las sombras. en la niebla.
La esperanza es que mejore la calidad y la confiabilidad de las observaciones de los radiotelescopios que analizan este momento clave inexplorado en el desarrollo del universo.
Las primeras observaciones de REACH se esperan para finales de este año.
«En el momento en que se formaron las primeras estrellas, el universo estaba casi vacío y compuesto principalmente de hidrógeno y helio», dijo el autor principal del estudio, el Dr. Eloy de Lera Acedo, del Laboratorio Cavendish de Cambridge.
Agregó: «Debido a la gravedad, los elementos finalmente se unieron y las condiciones fueron adecuadas para la fusión nuclear, que es lo que formó las primeras estrellas».
«Pero estaban rodeados por nubes del llamado hidrógeno neutro, que absorben la luz muy bien, por lo que es difícil detectar u observar directamente la luz detrás de las nubes».
En 2018, otro grupo de investigación publicó un resultado que insinuaba una posible detección de esta luz más temprana, pero los astrónomos no pudieron repetir esto, lo que los llevó a creer que el resultado original podría deberse a la interferencia del telescopio que se estaba utilizando.
«El resultado original requeriría una nueva física para explicarlo, debido a la temperatura del gas de hidrógeno, que debería ser mucho más fría de lo que permitiría nuestra comprensión actual del universo», dijo el Dr. de Lera Acedo.
La foto es una vista aérea del sitio de observación en la reserva de radio REACH Karoo, Sudáfrica
El telescopio Square Kilometer Array (en la foto) está configurado para explorar la evolución del universo primitivo cuando entre en funcionamiento a finales de esta década. Estudiará esto a través de ondas de radio.
«Alternativamente, una temperatura más alta inexplicable de la radiación de fondo, que generalmente se supone que es el conocido Fondo Cósmico de Microondas, podría ser la causa».
Añadió: «Si podemos confirmar que la señal encontrada en ese experimento anterior realmente procedía de las primeras estrellas, las implicaciones serían enormes».
Para estudiar este período en el desarrollo del universo, a menudo denominado Amanecer Cósmico, los astrónomos utilizan la línea de 21 centímetros, una firma de radiación electromagnética del hidrógeno en el universo primitivo.
Buscan una señal de radio que mida el contraste entre la radiación del hidrógeno y la radiación detrás de la niebla de hidrógeno.
La metodología desarrollada por el Dr. de Lera Acedo y sus colegas utiliza estadísticas bayesianas para detectar una señal cosmológica en presencia de interferencia del telescopio y ruido general del cielo, de modo que las señales puedan separarse.
El nuevo telescopio espacial James Webb también tiene la tarea de hacer esto, pero analiza las longitudes de onda en el infrarrojo.
Para ello se han requerido técnicas y tecnologías de última generación en diferentes campos.
Actualmente se está finalizando la construcción del telescopio SKA en la reserva de radio de Karoo en Sudáfrica, un lugar elegido por sus excelentes condiciones para las observaciones de radio del cielo.
Está lejos de las interferencias de radiofrecuencia creadas por el hombre, por ejemplo, las señales de televisión y radio FM.
El Big Bang y los primeros tiempos del universo son épocas bien conocidas, gracias a los estudios de la radiación de fondo cósmico de microondas (CMB).
Pero el tiempo de formación de la primera luz en el cosmos es una pieza fundamental que falta en el rompecabezas de la historia del universo.
El nuevo estudio ha sido publicado en la revista Naturaleza Astronomía.
SKA SERÁ EL RADIOTELESCOPIO MÁS GRANDE DEL MUNDO
El Square Kilometer Array (SKA), un proyecto conjunto entre Australia y Sudáfrica, será el radiotelescopio más grande del mundo.
Más sensible que cualquier radiotelescopio actual, permitirá a los científicos estudiar el universo con más detalle que nunca.
El telescopio estará ubicado en Sudáfrica y Australia, con la sede internacional ubicada en Jodrell Bank, en el Reino Unido.
Casi 200 platos de frecuencia media (incluida la instalación MeerKAT existente que se inauguró oficialmente en julio de 2018) se ubicarán en la región de Karoo en Sudáfrica.
Impresión artística del núcleo central de 3 millas (5 km) de diámetro de las antenas Square Kilometre Array (SKA)
Alrededor de 130.000 antenas de baja frecuencia se ubicarán en Australia Occidental.
Ambos sitios están lejos de fuentes de interferencia de radiofrecuencia, lo que permitirá realizar mediciones muy sensibles.
El SKA estará compuesto por 2 instrumentos, SKA-mid (los platos) y SKA-low (las antenas).
Las señales de los platos se transportarán a través de fibra óptica a una computadora central donde se combinarán mediante una técnica llamada interferometría.
Del mismo modo, la señal de todas las antenas también se combinará y convertirá en datos científicos que los astrónomos utilizarán para estudiar el universo.
Fuente: UKRI
