El telescopio CHIME ha usado ahora sus propias mediciones para detectar energía oscura, siete años después de que comenzara el proyecto. Esta es la primera vez que el instrumento produce tales hallazgos de forma independiente, sin depender de la verificación de otros observatorios. Publicado el lunes (28 de septiembre) en The Astrophysical Journal, los resultados muestran la capacidad del telescopio para trazar la propagación del gas de hidrógeno a través del cosmos temprano, una función para la que fue diseñado originalmente.
Ubicado cerca de Penticton, Columbia Británica, el Experimento de Mapeo de Intensidad de Hidrógeno Canadiense (CHIME) es una matriz de radiotelescopios. Mapea todo el cielo norte diario. El diseño de CHIME fue construido para detectar las débiles señales de radio emitidas por el hidrógeno, la sustancia misma de la que nacen las estrellas, sirviendo como una forma de rastrear cómo está organizada la materia a través del espacio.
Durante años, CHIME dependió de otros telescopios para confirmar sus hallazgos, una tarea costosa y lenta. El nuevo estudio, que tomó casi una década en producirse, altera esa disposición. Se basa en observaciones que abarcan 94 noches en 2019, todas ellas sometidas a una cuidadosa revisión antes de su publicación. El instrumento puede captar emisiones de radio de hasta 3 mil millones de años después del Big Bang, un momento en el que el cosmos era todavía una fracción de su tamaño actual.
La señal que mantuvo
El equipo se esforzó por descartar una falsa alarma, y la señal se mantuvo después de cada prueba, según Arnab Chakraborty, becario postdoctoral en la Universidad de Toronto que es coautor del estudio. Dijo en un comunicado que el esfuerzo requirió convencerse de que el resultado era real.
Las recompensas potenciales son significativas. Los autores dicen que el telescopio podría proporcionar a los investigadores un medio nuevo y económico para investigar la energía oscura, la fuerza poco comprendida detrás de la expansión acelerada del universo.
Lo que el hidrógeno nos dice
Chakraborty explicó que el hidrógeno es el elemento más abundante en el cosmos y sirve como el bloque de construcción para la formación de estrellas. Debido a que su débil señal de radio funciona como un marcador, muestra dónde está extendida la materia a través del universo.
La disposición de esos marcadores contiene evidencia de cómo el universo se expandió en varios puntos a lo largo de su historia. Rastrearla podría descubrir nuevos conocimientos sobre por qué el cosmos creció más rápido con el tiempo, un misterio que ha atormentado durante mucho tiempo a los astrónomos.
Una década de trabajo precedió a la publicación de este artículo, durante la cual el equipo revisó sus hallazgos con gran cuidado antes de imprimirlos. Las observaciones en las que se basa abarcan 94 noches en 2019, y la medición resultante de la energía oscura se deriva únicamente de los propios datos de CHIME.
El hallazgo del 2%
Un artículo complementario publicado en The Astrophysical Journal incluye más información sobre dónde se encuentra el hidrógeno en el cosmos. Este estudio sugiere que aproximadamente el 2% del hidrógeno es «neutrámicamente atómico» —lo que significa que los átomos contienen un equilibrio de solo un protón y un electrón, lo que resulta en ninguna carga eléctrica general—, lo cual es «ampliamente consistente» con las mediciones de otros telescopios.
Shabbir Shaikh, quien trabaja como investigador postdoctoral en la Escuela de Exploración Terrestre y Espacial de la Universidad Estatal de Arizona y es coautor de ambos artículos, comentó sobre la declaración sobre la coherencia con otros telescopios.
Un gran equipo, incluyendo a Amiri, Bandura, Cliche, Dobbs, Foreman, Gray, Halpern, Hill, Hinshaw, Höfer, Joseph, Kruger, Landecker, Van Lieshout, MacEachern, Masui, Mena-Parra, Miller y Wulf, firmó los artículos. La cita completa reza «Detección de la señal de 21 cm cosmológica en Autocorrelación en z ∼ 1 con el Experimento de Mapeo de Intensidad de Hidrógeno Canadiense (CHIME),» publicado en The Astrophysical Journal, 1009(2), 159, con un DOI de doi:10.3847/1538-4357/ae9835.
El camino a la independencia
Antes de la nueva investigación, CHIME necesitaba verificar sus propios hallazgos utilizando otros instrumentos. Esa precaución importó porque CHIME quería examinar el antiguo gas de hidrógeno del universo con sus propias lecturas, manteniéndose aparte como un estándar separado que no dependía de telescopios externos.
El grupo argumentó que las observaciones del instrumento deberían juzgarse únicamente por su propio mérito, sin necesidad de confirmación de fuentes externas. La nueva investigación demuestra que esto es posible.
¿Qué sigue?
Los investigadores tienen la intención de examinar los siete años restantes de observaciones de CHIME para recopilar datos adicionales sobre su investigación de gas hidrógeno. Hacerlo extendería la medición de la energía oscura durante un período de tiempo más amplio.
La capacidad del telescopio para medir la energía oscura por sí solo significa que los estudios futuros pueden avanzar más rápido y costar menos. El método se basa en los propios instrumentos de CHIME, no en confirmación externa.
Por qué la energía oscura es importante
El universo se está expandiendo cada vez más rápido, y la misteriosa fuerza que impulsa esa expansión aún no es totalmente comprendida por los científicos. Décadas de estudio no han logrado explicar completamente la energía oscura, aunque los investigadores siguen buscando métodos mejorados para medirla.
El telescopio sigue una ruta novedosa al rastrear la propagación del hidrógeno a través del universo temprano, permitiendo a los científicos rastrear cómo se movió la materia y cómo se comportó la expansión en varios puntos de la historia cósmica.
El resultado del 2% en hidrógeno atómico neutral se distingue del resto de la investigación. Shaikh señaló su acuerdo con las observaciones realizadas por otros telescopios en sus comentarios.
El largo camino hacia la prueba
Se necesitaron siete años para confirmar los hallazgos, pero la potencial recompensa es sustancial. Según los investigadores, el instrumento podría proporcionar a los científicos un nuevo medio económico para investigar la energía oscura.
El esfuerzo diligente del equipo demostró ser exitoso. Una vez finalizadas las pruebas, la señal persistió.
Lo que sabemos hasta ahora
- El estudio de Live Science fue publicado el lunes (28 de septiembre) en The Astrophysical Journal.
- Se basa en observaciones realizadas durante 94 noches en 2019, revisadas cuidadosamente antes de su publicación.
- El telescopio detecta señales de radio tan lejanas como 3.000 millones de años después del Big Bang (1).
- Alrededor del 2% del hidrógeno es atómico neutro, lo cual es generalmente consistente con otros telescopios (2).
- El equipo planea analizar los otros siete años de observaciones de CHIME en futuras investigaciones (3).
Siete años de pruebas y 94 noches de observaciones han culminado en un resultado clave para CHIME: un telescopio originalmente diseñado para mapear hidrógeno antiguo ahora ha demostrado su capacidad para medir la energía oscura de forma independiente (4).
La señal permaneció (5).
Fuente: “Telescopio CHIME descubre una nueva forma de estudiar la desconcertante expansión del universo”, Live Science (6).
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