Un equipo internacional de astrónomos ha combinado por primera vez la potencia de 64 platos de radiotelescopio para detectar las débiles señales de gas de hidrógeno neutro en escalas cosmológicas.
Este hito se logró utilizando el telescopio MeerKAT con sede en Sudáfrica, un precursor del observatorio de radio más grande del mundo, el Observatorio SKA (SKAO), que explorará el universo con un detalle sin precedentes.
Un objetivo principal de SKAO es comprender la evolución y el contenido del universo junto con los mecanismos que impulsan su expansión acelerada. Una forma de lograr esto es observando la estructura del universo en las escalas más grandes. En estas escalas, las galaxias enteras se pueden considerar como puntos únicos y el análisis de su distribución revela pistas sobre la naturaleza de la gravedad y fenómenos misteriosos como la materia oscura y la energía oscura.
Los radiotelescopios son un instrumento fantástico para esto, ya que pueden detectar radiación en longitudes de onda de 21 cm generada por hidrógeno neutro, el elemento más abundante en el universo. Mediante el análisis de mapas 3D de hidrógeno que abarcan millones de años luz, investigamos la distribución total de la materia en el universo.
El SKAO, que tiene su sede en Jodrell Bank, Cheshire, se encuentra actualmente en construcción. Sin embargo, ya existen telescopios pioneros, como el conjunto de 64 platos MeerKAT, para guiar su diseño. Con base en el desierto de Karoo y operado por el Observatorio de Radioastronomía de Sudáfrica (SARAO), MeerKAT eventualmente pasará a ser parte del SKAO completo.
MeerKAT y SKAO operarán principalmente como interferómetros, donde la variedad de platos se combinan como un telescopio gigante capaz de obtener imágenes de objetos distantes con alta resolución. «Sin embargo, el interferómetro no será lo suficientemente sensible a las escalas más grandes que son más interesantes para los cosmólogos que estudian el universo», explicó en un comunicado el coautor principal del nuevo artículo de investigación, Steven Cunnington.
«Por lo tanto, usamos la matriz como una colección de 64 telescopios individuales que les permite mapear los volúmenes gigantes de cielo necesarios para la cosmología».
El modo de operación de plato único ha sido impulsado por un equipo de la Universidad de Western Cape, con varias observaciones ya realizadas con MeerKAT. Este ambicioso proyecto involucra a muchas otras instituciones de cuatro continentes. En la nueva investigación publicada en arXiv y enviada para su publicación, Cunnington y su equipo presenta la primera detección cosmológica utilizando esta técnica de plato único.
La nueva detección es de un patrón de agrupamiento compartido entre los mapas de MeerKAT y las posiciones de las galaxias determinadas por el telescopio óptico anglo-australiano. Dado que se sabe que estas galaxias trazan la materia general del universo, la fuerte correlación estadística entre los mapas de radio y las galaxias muestra que el telescopio MeerKAT está detectando una estructura cósmica a gran escala.
Esta es la primera vez que se realiza una detección de este tipo utilizando un conjunto de antenas múltiples que funcionan como telescopios individuales. El SKAO completo se basará en esta técnica y, por lo tanto, esto marca un hito importante en la hoja de ruta para el caso de la ciencia de la cosmología con el SKAO.
«Esta detección se realizó con solo una pequeña cantidad de datos de la encuesta piloto», reveló Cunnington. «Es alentador imaginar lo que se logrará a medida que MeerKAT continúe haciendo observaciones cada vez más grandes».
«Durante muchos años he trabajado para pronosticar la capacidad futura de SKAO. Llegar ahora a una etapa en la que estamos desarrollando las herramientas que necesitaremos y demostrando su éxito con datos reales es increíblemente emocionante. Esto solo marca el comienzo de lo que esperamos será un escaparate continuo de resultados que avanza nuestra comprensión del universo».
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