agosto 16, 2022

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Acercándose a la primera luz del universo

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Foto: Dra. Kristen Lynch en Murchison Widefield Array (MWA), que consta de 4.096 antenas dispuestas en «mosaicos».
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Crédito: Dra. Kristen Lynch

El universo primitivo era oscuro y estaba lleno de una sopa caliente de partículas opacas. Estos se condensan para formar hidrógeno neutro que se combina para formar las primeras estrellas en lo que los astrónomos llaman la era de la reionización (EoR).

«Encontrar la señal débil de esta primera luz nos ayudará a comprender cómo se formaron las primeras estrellas y galaxias», dijo la Dra. Christine Lynch de ASTRO 3D, Centro de Excelencia de ARC para toda la astrofísica en tres dimensiones.

Lynch es el primer autor de un artículo de investigación publicado en Publicaciones de la Sociedad Astronómica Australiana. Ella y sus colegas de la Universidad de Curtin y el Centro Internacional de Investigación en Radioastronomía redujeron el ruido de fondo en sus observaciones, lo que les permitió identificar la señal elusiva.

El equipo trabajó con nuevos equipos instalados en Murchison Widefield Array (MWA), un radiotelescopio ubicado tierra adentro ya 800 kilómetros al norte de Perth.

MWA comenzó a operar hace una década. Uno de sus objetivos es encontrar la firma de ondas de radio de esta primera luz, conocida como la era de la reionización o «EoR».

Consiste en varias «baldosas de antenas» de baja frecuencia que trabajan juntas para buscar en el cielo los débiles restos del flujo de átomos de hidrógeno ionizados que acompañaron a la primera luz, comenzando alrededor de 500 millones a mil millones de años después del Big Bang.

Recientemente, la cantidad de placas de antena se duplicó de 128 a 256, expandiendo el área de piso ocupada por la instalación y aumentando significativamente su potencia.

Al combinar algunos cuadrados existentes con 56 piezas nuevas, la científica de ARC, la Dra.Christine Lynch y su equipo pudieron realizar un nuevo experimento celeste llamado Encuesta de la época de reionización de línea de base larga (LoBES), para mejorar la tan esperada búsqueda de señales.

«Nuestro desafío es que el universo está muy poblado», explicó el Dr. Lynch.

«Hay muchas otras fuentes de radio más brillantes que la señal EoR entre ellos y nosotros. Es como intentar escuchar a alguien susurrar desde el otro lado de la habitación, cuando entre tú y esa persona hay miles de personas que gritan lo más fuerte posible».

«Al usar los nuevos mosaicos y así ampliar el área física en la que funciona la antena, pudimos reducir gran parte de esa interferencia. A medida que se agreguen más y más cuadrados, tendremos muchas más posibilidades de encontrar el eco de esa primera luz «.

El Dr. Lynch trabajó con colegas de ASTRO 3D y el nodo de la Universidad Curtin en el Centro Internacional de Investigación en Radioastronomía.

Escanearon más de 80.000 fuentes de señales de radio y tomaron 16 mediciones espectroscópicas de cada una. Con los resultados, produjeron modelos y simulaciones reales en los que las señales de radio ruidosas se redujeron en tres veces.

«La señal de la era de la reionización comenzó como ondas de radio de átomos de hidrógeno de 21 centímetros de longitud», explicó el Dr. Lynch.

«Durante los miles de millones de años que ha tenido la enfermedad, se ha expandido y se ha vuelto muy vulnerable. Está claro que nuestro nuevo modelo de cielo LoBES mejorará enormemente los esfuerzos para localizarlo correctamente».

La coautora, la profesora Catherine Trout, investigadora principal de ASTRO 3D con ICRAR y Curtin, agregó: «Esta es nuestra vista más profunda y detallada hasta la fecha de la radio del cielo en estos campos de EoR, y este nuevo catálogo nos brinda una camino para localizar una señal EoR, un descubrimiento que sería un logro. Demasiado grande para la astronomía «.


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