El radioobservatorio más grande en la historia de la Tierra: podría descubrir los primeros signos de vida en el universo.
La construcción de la instalación de radioastronomía más grande del mundo, el Square Kilometer Array Observatory (SKAO), comenzó el 4 de diciembre. El observatorio es un proyecto global que lleva 30 años en desarrollo.
Con dos enormes telescopios, uno (de baja frecuencia) en Australia y el otro (de media frecuencia) en Sudáfrica, el proyecto profundizará más que nunca en la historia del Universo.
Los astrónomos como yo utilizaremos los telescopios Square Kilometre Array (SKA) para rastrear el hidrógeno a lo largo del tiempo cósmico y realizar mediciones precisas de la gravedad en entornos extremos. Además, esperamos descubrir la existencia de moléculas complejas en las nubes de formación de planetas alrededor de estrellas distantes, que podrían ser los primeros signos de vida en otras partes del Universo.
He estado involucrado en el SKA y sus telescopios precursores durante los últimos diez años, y como científico principal de operaciones del telescopio australiano desde julio. Estoy ayudando a construir el equipo de científicos, ingenieros y técnicos que construirán y operarán el telescopio, además de emprender la ciencia para mapear el hidrógeno primordial en el universo naciente.
La construcción del componente australiano del observatorio de radiotelescopios más grande del mundo, el telescopio SKA-Low, está comenzando en Wajarri Yamaji Country, en la remota Australia Occidental. Los telescopios SKA estarán compuestos por más de 131,000 antenas en Australia y casi 200 platos en Sudáfrica, brindarán una vista incomparable del Universo y serán una de las instalaciones científicas más grandes de la Tierra.
¿Qué es el Observatorio SKA?
El Observatorio SKA es una organización intergubernamental con decenas de países involucrados. El observatorio es mucho más que los dos telescopios físicos, con sede en el Reino Unido y colaboradores en todo el mundo que utilizan computadoras y software avanzados para adaptar las señales del telescopio a la ciencia precisa que se está realizando.
El telescopio en Sudáfrica (llamado SKA-Mid) utilizará 197 antenas de radio para observar ondas de radio de frecuencia media desde 350 MHz hasta más de 15 GHz. Estudiará los ambientes extremos de las estrellas de neutrones, las moléculas orgánicas alrededor de los planetas recién formados y la estructura del Universo en las escalas más grandes.
El telescopio australiano (SKA-Low), en Australia Occidental, observará frecuencias más bajas con 512 estaciones de antenas de radio repartidas en un tramo de 74 kilómetros (46 millas) del interior.
El sitio está ubicado dentro de Inyarrimanha Ilgari Bundara , el Observatorio de Radioastronomía CSIRO Murchison. Este nombre, que significa “compartir el cielo y las estrellas”, fue dado al observatorio por los Wajarri Yamaji, los propietarios tradicionales y titulares nativos del sitio del observatorio.
Impresión artística de algunas de las estaciones de antena SKA-Low. Crédito: DISR
Sintonizando con el Universo
Después de décadas de planificación, desarrollo de telescopios precursores y pruebas, el 4 de diciembre se llevó a cabo una ceremonia para marcar el inicio de la construcción en el sitio. Esperamos que ambos telescopios estén en pleno funcionamiento a fines de esta década.
Cada una de las 512 estaciones de SKA-Low está compuesta por 256 antenas dipolo de banda ancha, distribuidas en un diámetro de 35 metros (115 pies). Las señales de estas antenas con forma de árbol de Navidad en cada estación se combinan electrónicamente para apuntar a diferentes partes del cielo, formando una vista única.
Estas antenas están diseñadas para sintonizar frecuencias de radio bajas de 50 a 350 MHz. En estas frecuencias, las ondas de radio son muy largas, comparables a la altura de una persona, lo que significa que los platos que parecen más familiares son una forma ineficiente de captarlas. En cambio, las antenas dipolo funcionan de manera muy similar a las antenas de TV, con las ondas de radio del Universo excitando electrones dentro de sus brazos metálicos.
En conjunto, los 131.072 dipolos del conjunto completo proporcionarán la visión más profunda y amplia del Universo hasta la fecha.
Sitios de SKA en Australia y Sudáfrica. Crédito: SKAO
Mirando hacia el amanecer cósmico
Nos permitirán ver hacia afuera y hacia atrás hasta el comienzo del Universo, cuando se formaron las primeras estrellas y galaxias.
Este período clave, de más de 13 mil millones de años en nuestro pasado, se denomina el “amanecer cósmico”: cuando las estrellas y las galaxias comenzaron a formarse, iluminando el cosmos por primera vez.
El amanecer cósmico marca el final de las edades oscuras cósmicas, un período posterior al Big Bang , cuando el Universo se había enfriado debido a la expansión. Todo lo que quedó fue el omnipresente brillo de fondo de la luz del Universo primitivo y un cosmos lleno de materia oscura y átomos neutros de hidrógeno y helio.
La luz de las primeras estrellas transformó el Universo, desgarrando los electrones y protones en átomos de hidrógeno neutro. El Universo pasó de oscuro y neutral a brillante e ionizado.
El Observatorio SKA mapeará esta niebla de hidrógeno neutro a bajas frecuencias de radio, lo que permitirá a los científicos explorar el nacimiento y la muerte de las primeras estrellas y galaxias. La exploración de este período clave es la última pieza que falta en nuestra comprensión de la historia de la vida del Universo.
Impresión de un artista de una estación de antenas de radio. Cada estación tiene 256 antenas y el telescopio SKA-Low tendrá 512 estaciones. Crédito: DISR
Misterios inimaginables
Más cerca de casa, el telescopio de baja frecuencia cronometrará las revoluciones de los púlsares. Estas estrellas de neutrones que giran rápidamente, que disparan rayos de radiación como faros, son los relojes ultraprecisos del Universo.
Los cambios en el tictac de estos relojes pueden indicar el paso de ondas gravitacionales a través del Universo, lo que nos permite mapear estas deformaciones del espacio-tiempo con ondas de radio.
También nos ayudará a comprender el Sol, nuestra propia estrella y el entorno espacial en el que vivimos en la Tierra.
Estas son las cosas que esperamos encontrar con el Observatorio SKA. Pero los descubrimientos inesperados probablemente serán los más emocionantes. Con un observatorio de este tamaño y potencia, estamos obligados a descubrir misterios del Universo aún inimaginables.
Referencia:
Escrito por Cathryn Trott, Investigadora en Radioastronomía, Científica Principal de Operaciones de SKA-Low, Universidad de Curtin.
Este artículo fue publicado por primera vez en The Conversation.