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| La Reserva de Radio Karoo es también el futuro emplazamiento de la parte sudafricana del Square Kilometer Array. Crédito: ALEXANDER JOE/AFP/Getty Images |
El equipo de la Universidad de Cambridge ha creado una técnica que 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, que forma parte del experimento REACH (Radio Experiment for the Analysis of Cosmic Hydrogen), mejorará la calidad y la fiabilidad de las observaciones de los radiotelescopios que estudian este nuevo momento clave en el desarrollo del Universo.
El Dr. Eloy de Lera Acedo, del Laboratorio Cavendish de Cambridge, autor principal del trabajo, declaró: "En el momento en que se formaron las primeras estrellas, el Universo estaba en su mayor parte vacío y compuesto principalmente por hidrógeno y helio. Debido a la gravedad, los elementos acabaron juntándose y se dieron las condiciones para la fusión nuclear, que formó las primeras estrellas. Pero estaban rodeadas por nubes del llamado hidrógeno neutro, que absorben bien la luz, por lo que es difícil detectar u observar la luz detrás de las nubes directamente".
"El resultado real requeriría una nueva física para explicarlo debido a la temperatura del gas de hidrógeno, que debería ser mucho más fría de lo que permite nuestra comprensión actual del Universo. Alternativamente, una inexplicable temperatura más alta de la radiación de fondo - típicamente asumida como el conocido Fondo Cósmico de Microondas - podría ser la causa."
"Las implicaciones serían enormes si podemos confirmar que la señal encontrada en ese experimento anterior era de las primeras estrellas".
Los astrónomos investigan la línea de 21 centímetros, una firma de radiación electromagnética procedente del hidrógeno en el Universo primitivo, para investigar esta etapa de la evolución del Universo, a la que se suele denominar el Amanecer Cósmico. Buscan una señal de radio que compare la radiación del hidrógeno con la radiación que hay detrás de la niebla de hidrógeno.
La técnica creada por los científicos utiliza la estadística bayesiana para identificar una señal cosmológica en presencia de las interferencias del telescopio y del ruido general del cielo, lo que permite distinguir las señales. Para ello, se han necesitado técnicas y tecnologías punteras de diferentes campos.
Utilizaron simulaciones para imitar una observación real utilizando múltiples antenas, lo que mejora la fiabilidad de los datos -las observaciones anteriores se basaban en una sola antena-.
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| Impresión artística de estrellas surgiendo de la oscuridad Crédito: NASA/JPL-Caltech |
De Lera Acedo dijo: "Nuestro método analiza conjuntamente los datos de múltiples antenas y en una banda de frecuencias más amplia que los instrumentos actuales equivalentes. Este enfoque nos dará la información necesaria para nuestro análisis bayesiano de datos".
"En esencia, nos olvidamos de las estrategias de diseño tradicionales y, en su lugar, nos centramos en diseñar un telescopio adecuado a la forma en que pensamos analizar los datos, algo así como un diseño inverso. Esto podría ayudarnos a medir cosas desde el Amanecer Cósmico y hasta la época de la reionización, cuando el hidrógeno del Universo se reionizó".
La construcción del telescopio se está ultimando en la reserva de radio de Karoo, en Sudáfrica, un lugar elegido por sus excelentes condiciones para la observación del cielo por radio. Está lejos de las interferencias de radiofrecuencia provocadas por el hombre, como las señales de televisión y radio FM.
El profesor de Villiers, codirector del proyecto en la Universidad de Stellenbosch (Sudáfrica), declaró: "Aunque la tecnología de la antena utilizada para este instrumento es bastante sencilla, el entorno de despliegue duro y remoto, y las estrictas tolerancias requeridas en la fabricación, hacen que sea un proyecto muy difícil de trabajar".
Y añadió: "Estamos muy ilusionados por ver el rendimiento del sistema y tenemos plena confianza en que lograremos esa esquiva detección".
Fuentes, créditos y referencias:
E. de Lera Acedo et al.: ‘The REACH radiometer for detecting the 21-cm hydrogen signal from redshift z ≈ 7.5–28.’ Nature Astronomy (July 2022). DOI: 10.1038/s41550-022-01709-9
Fuente: Universidad de Cambridge