Novo telescópio de arame de galinha encontrará bolhas do Big Bang, dizem cientistas

A Via Láctea no céu noturno acima da matriz HERA. O telescópio só é capaz de ... [+] observar entre abril e setembro, quando a Via Láctea está abaixo do horizonte, porque a galáxia produz muito ruído de rádio que interfere na detecção de radiação fraca da Época de Reionização. A matriz fica em uma região silenciosa de rádio, onde rádios, celulares e até carros movidos a gasolina são proibidos.

No começo, cerca de 13,8 bilhões de anos atrás, houve o "Big Bang", mas e depois? Cerca de 200 milhões de anos depois, em meio aos escombros, as estrelas se fundiram. Em seguida, galáxias anãs. A luz deles aqueceu o meio intergaláctico e o universo como o conhecemos surgiu.

Esse momento em que as estrelas se ligam pela primeira vez é chamado de "amanhecer cósmica", um período único na história do universo sobre o qual os astrônomos estão desesperados para aprender mais. Como eram essas chamadas estrelas e pequenas galáxias de "população 1"?

O Telescópio Espacial James Webb (JWST) chegou perto de uma resposta, imaginando uma galáxia que existia quando o universo tinha aproximadamente 325 milhões de anos. Impressionante, mas não perto o suficiente.

Poderia o radiotelescópio mais sensível do mundo ir melhor e ver de volta a este "amanhecer cósmico" - apesar de ser feito em grande parte de tela de arame?

Possivelmente porque o Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA) – uma rede de 350 radiotelescópios no deserto de Karoo, na África do Sul – acaba de ter sua sensibilidade dobrada. A radioastronomia é o estudo do céu em radiofrequências, uma forma de radiação eletromagnética, assim como a luz visível. Arranjos como o HERA são dispostos na superfície da Terra para amplificar sinais de rádio fracos.

Não importa que os novos detectores da HERA sejam feitos de tela de galinheiro, tubo de PVC e postes telefônicos. "Com comprimento de onda de dois metros, uma malha de arame é um espelho", disse Dillon. "Todo o material sofisticado está no back-end do supercomputador."

Publicado on-line e aceito pelo The Astrophysical Letters para publicação futura, o artigo da equipe HERA descreve como eles melhoraram a sensibilidade da matriz em um fator de 2,1 para luz emitida há cerca de 650 milhões de anos e 2,6 para radiação emitida cerca de 450 milhões de anos após o Big Bang.

Eles pretendem usar essa nova sensibilidade ainda este ano para construir um mapa 3D das bolhas de hidrogênio ionizado e neutro à medida que evoluíram de cerca de 200 milhões de anos atrás para cerca de um bilhão de anos após o Big Bang.

O Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA) consiste em 350 pratos apontados para cima para detectar ... [+] emissões de 21 centímetros do início do universo. Ele está localizado em uma região silenciosa do árido Karoo, na África do Sul.

“Um mapa 3D da maior parte da matéria luminosa do universo é a meta para os próximos 50 anos ou mais”, disse Joshua Dillon, cientista pesquisador da Universidade da Califórnia, Departamento de Astronomia de Berkeley e principal autor do artigo. “Isso está se movendo em direção a uma técnica potencialmente revolucionária na cosmologia”.

Os cientistas tentarão separar a "idade das trevas cósmica" do "amanhecer cósmico", provocando bolhas de hidrogênio ionizado dentro do hidrogênio frio do universo primordial.

Os primeiros resultados são bons. Até agora, o trabalho usando o HERA sugere que as primeiras estrelas e galáxias podem ter sido compostas em grande parte por hidrogênio e hélio, ao contrário dos elementos variados que possuem após esse período. No entanto, isso é amplamente baseado no fato de que a equipe não detectou o sinal que está procurando.

“Isso faz sentido porque estamos falando de um período de tempo no universo antes da formação da maioria dos outros elementos”, disse Dillon.

A busca pelas importantíssimas bolhas ionizadas significará que a HERA buscará um comprimento de onda de luz que o hidrogênio neutro absorva e emita, mas o hidrogênio ionizado não. É chamada de linha de 21 centímetros – uma frequência de 1.420 megahertz – e a expansão do universo significa que ela tem 10 vezes mais comprimento (ou seja, cerca de 2 m/6 pés). Assim, com 14 metros de diâmetro, as antenas do HERA devem ser capazes de coletar e focar essa radiação nos detectores.