Estudiando las primeras estrellas a través de la niebla del Universo primordial
Observar el nacimiento de las primeras estrellas y galaxias ha sido un objetivo de los astrónomos durante décadas. Explicará la evolución del Universo.
los Universidad de CambridgeEl equipo ha desarrollado una técnica que les permitirá ver y estudiar las primeras estrellas a través de las nubes de hidrógeno que cubrieron el Universo unos 378.000 años después del Big Bang. Su metodología, integrada en el experimento REACH (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen), mejorará la calidad y fiabilidad de las observaciones de los radiotelescopios en este nuevo periodo clave en el desarrollo del Universo.
El Dr. Eloy de Lera Acedo del Laboratorio Cavendish en Cambridge, el autor principal del artículo, dijo: “En el momento en que se formaron las primeras estrellas, el Universo estaba casi vacío y compuesto principalmente de hidrógeno y helio. Debido a la gravedad, los elementos eventualmente se unieron debido a la gravedad, y las condiciones fueron adecuadas para la fusión nuclear, que formó las primeras estrellas. Pero estaban rodeados por nubes del llamado hidrógeno neutro, que absorben bien la luz, por lo que es difícil detectar u observar directamente la luz detrás de las nubes.
«El resultado real requeriría una nueva física para explicarlo debido a la temperatura del gas de hidrógeno, que tendría que ser mucho más fría de lo que permitiría nuestra comprensión actual del Universo. Alternativamente, una temperatura más alta inexplicable del fondo de radiación – generalmente asumido ser la temperatura conocida Fondo cósmico de microondas – podría ser la causa.
«Las implicaciones serían enormes si pudiéramos confirmar que la señal encontrada en este experimento anterior provino de estrellas tempranas».
Los astrónomos están estudiando la línea de 21 centímetros, una firma de radiación electromagnética de hidrógeno en el universo primitivopara buscar este paso del La evolución del universoque con frecuencia se llama el amanecer cósmico. Están buscando una señal de radio que compare la radiación de hidrógeno con la radiación detrás de la niebla de hidrógeno.
La técnica creada por los científicos utiliza estadísticas bayesianas para identificar una señal cosmológica en presencia de interferencia del telescopio y ruido general del cielo, lo que permite distinguir las señales. Para ello, se necesitaban técnicas y tecnologías punteras en distintos campos.
Usaron simulaciones para imitar una observación real usando múltiples antenas, lo que mejora la confiabilidad de los datos; las observaciones anteriores se basaban en una sola antena.
de Lera Acedo dijo, “Nuestro método analiza datos de múltiples antenas juntas y en una banda de frecuencia más amplia que los instrumentos actuales equivalentes. Este enfoque nos proporcionará la información necesaria para nuestro análisis bayesiano de los datos.
«Esencialmente, nos olvidamos de las estrategias de diseño tradicionales y, en cambio, nos enfocamos en diseñar un telescopio que se ajuste a la forma en que planeamos analizar los datos, algo así como un diseño inverso. Esto podría ayudarnos a medir cosas desde el Amanecer Cósmico hasta el momento de la reionización cuando hidrógeno en el Universo ha sido reionizado.
Actualmente se está finalizando la construcción del telescopio en la reserva de radio de Karoo en Sudáfrica, un lugar elegido por sus excelentes condiciones para la observación de radio del cielo. Está lejos de la interferencia de radiofrecuencia hecha por el hombre, como las señales de radio FM y TV.
El profesor de Villiers, colíder del proyecto en la Universidad de Stellenbosch en Sudáfrica, dijo: “Si bien la tecnología de antena utilizada para este instrumento es bastante simple, el entorno de implementación remoto y difícil y las estrictas tolerancias requeridas en la fabricación hacen que trabajar con este proyecto sea muy desafiante”.
El Añadió: «Estamos muy emocionados de ver qué tan bien funcionará el sistema y estamos completamente seguros de que lograremos esta detección difícil de alcanzar».
Referencia de la revista:
- E. de Lera Acedo et al. : «El radiómetro REACH para detectar la señal de hidrógeno a 21 cm del corrimiento al rojo z ≈ 7.5–28». astronomía natural (julio de 2022). YO: 10.1038/s41550-022-01709-9
