¿Han visto los astrónomos indicios de las primeras estrellas? La experiencia pone en duda la audaz afirmación

Antena de BORDES. Los investigadores que usaron la herramienta reportaron evidencia del amanecer cósmico en 2018.Crédito: Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth

El primer gran intento de replicar la cruda evidencia del «amanecer cósmico» -la aparición de las primeras estrellas del universo 180 millones de años después del Big Bang- ha enturbiado el panorama.

Cuatro años después de que los radioastrónomos informaran haber encontrado una señal del amanecer cósmico, el astrónomo Ravi Subrahmanian y sus colaboradores describieron cómo hicieron flotar una antena en un embalse a lo largo del río Charavati, en el estado indio de Karnataka, en busca de esa señal. «Cuando lo buscamos, no lo encontramos», dice Subrahmanian, quien dirigió el esfuerzo en el Instituto de Investigación Raman en Bengaluru, India. Los resultados de su equipo aparecen hoy en astronomía natural1.

Anastasia Vialkov, física teórica de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, dice que los resultados son «un hito muy importante en este campo». Ella y otros no estaban convencidos de que las señales del amanecer cósmico fueran reales. Ella dice que los hallazgos del equipo de Raman son los primeros en poner la afirmación a una prueba seria, pero cree que aún no tienen la fuerza para descartarlo por completo.

primera detección

Los resultados originales causaron un gran revuelo en los círculos de cosmología, porque fueron los primeros en afirmar que habían descubierto Huellas dactilares del amanecer cósmico. La luz de las estrellas más antiguas del universo observable tuvo que viajar casi 14 000 millones de años para llegar a la Tierra, tanto que es demasiado débil para verla directamente con telescopios comunes. Pero los radioastrónomos buscaban un efecto indirecto utilizando el espectro de ondas de radio. La luz ultravioleta de las primeras estrellas habría causado que el hidrógeno interestelar, que es transparente en la mayor parte del espectro electromagnético, fuera algo opaco para una determinada longitud de onda de radio.

READ  Reino Unido desafía a Elon Musk en la carrera espacial de banda ancha | sector tecnológico

en 20182, los astrónomos informaron haber visto una caída en el espectro de radio primordial, centrado en una frecuencia de aproximadamente 78 megahercios, lo que el equipo consideró evidencia de un amanecer cósmico. Los investigadores utilizaron un instrumento con forma de mesa de café en el interior de Australia, llamado Experimento de descubrimiento de firmas de reionización de época global (EDGES).

Pero la señal de EDGES parecía ser algo muy bueno. La caída en el espectro fue más profunda y más amplia de lo que habían predicho las teorías cosmológicas. Para explicar una huella tan grande, los físicos teóricos han propuesto una serie de extraños mecanismos, como la existencia de partículas elementales previamente desconocidas con cargas eléctricas miles de veces más pequeñas que un electrón.

Varios otros investigadores han expresado sus preocupaciones, enfatizando la dificultad de encontrar la firma cósmica de Radio Dawn. Las ondas de radio del universo primitivo son ahogadas por una cacofonía de ruido producido por fuentes en la galaxia, que son miles de veces más fuertes. Salim Zarubi, astrofísico de la Universidad de Groningen en los Países Bajos, explica que buscar firmas en bruto en el espectro es comparable a tratar de detectar las siluetas de los árboles en la cima de una montaña a varios kilómetros de distancia.

Para restar correctamente el espectro de la galaxia, los investigadores tienen que calcular con gran precisión cómo responden su instrumento y el entorno circundante a diferentes longitudes de onda de radio, también conocidas como sistemáticas, para el experimento. El equipo de EDGES hizo todo lo posible para modelar los efectos causados ​​por los suelos del desierto en el Observatorio de Radioastronomía de Murchison en Australia Occidental, por ejemplo, y pasó dos años verificando los datos antes de publicarlos. Pero algunos estudiosos siguen sin estar convencidos.

READ  Los científicos de la NASA han descubierto más lagos subterráneos en Marte

nuevas experiencias

Desde entonces, se han llevado a cabo una serie de experimentos competitivos Intentando comprobar los resultados de EDGES. En un esfuerzo por escapar de la presencia confusa de la interferencia de radiofrecuencia de las actividades humanas, especialmente de las estaciones de radio FM, los equipos han instalado antenas en algunas de las áreas más remotas de la Tierra.

Subrahmanian, ahora en la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth (CSIRO) en Perth, Australia, ha adoptado un enfoque sin precedentes para el uso del agua. Él y su equipo fueron a los lagos de la India para hacer flotar encarnaciones sucesivas de su instrumento, llamado Medición de antena de espectro de radio de fondo (SARAS). SARAS tenía forma de cono destinado a hacer que su respuesta a las ondas de radio fuera fácil de calcular, y las aguas debajo significaron que el equipo no tuvo que lidiar con la estructura incierta y las características de radio del terreno.

El radiómetro SARAS 3 flota en las aguas de fondo de Sharavati, India

La antena SARAS 3 proporcionó resultados que indican que la señal de EDGES fue causada por un error de hardware.Crédito: Ravi Suberrahmanian

«Me impresionó la inteligencia que usaron en el diseño del instrumento», dice Lincoln Greenhill, un radioastrónomo del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en Cambridge, Massachusetts.

El equipo de SARAS inicialmente realizó experimentos en lagos de gran altitud, pero el agua era demasiado salina o no lo suficientemente salina, lo que afectó la forma en que se transmitían las ondas de radio. Al final, los investigadores encontraron un lago con la salinidad adecuada más cerca de casa. Tomaron los datos con una antena llamada SARAS 3, flotando en una balsa de espuma de poliestireno en un embalse a lo largo del río Charavati, en marzo de 2020.

Subrahmanyan dice que los resultados de SARAS 3 descartan el descubrimiento de la firma EDGES del amanecer cósmico. «En lo que a nosotros respecta, no es astrofísica», dice. En el documento, los autores señalan que el motivo de la caída notada por EDGES puede haber sido un error en la herramienta. Sin embargo, Subrahmanyan dice que es difícil adivinar qué tipo de impacto podría tener el resultado de 2018.

READ  Los datos de la Universidad Johns Hopkins revelaron que más estadounidenses perdieron la vida por el coronavirus que por la pandemia de gripe de 1918

aún no ha terminado

«Nos complace ver que SARAS 3 está funcionando bien y es capaz de tomar medidas en los niveles necesarios para buscar estructuras espectrales similares a las que encontramos en las observaciones de EDGES», dice Judd Bowman, astrónomo de la Universidad Estatal de Arizona en Tempe. Científico principal en EDGES. Pero Bowman no está convencido de que el SARAS 3 descarte los resultados de su equipo. «Estas son mediciones difíciles, y muchos de los posibles problemas metodológicos que podrían afectar a EDGES también pueden ocurrir con SARAS 3», dice.

El equipo de SARAS no ha dicho la última palabra sobre los hallazgos de EDGES, dice Cynthia Chiang, radioastrónomo de la Universidad McGill en Montreal, Canadá. «Lejos de eso», dice ella. Chiang dirige un experimento que intenta descubrir la firma del amanecer cósmico desde la isla Marion, frente a la costa de Sudáfrica. También participa en un experimento en el Ártico canadiense y uno que podría desplegarse en los Andes chilenos.

Se están realizando otros esfuerzos y hay más en camino. Subrahmanyan comienza un nuevo experimento en CSIRO, y su ex asistente en Raman, el cosmólogo experimental Saurabh Singh, continuará probando con una nueva antena SARAS. Singh también está involucrado en una propuesta a la Organización de Investigación Espacial de la India para una nave espacial que podría escapar de la interferencia de radiofrecuencia terrestre al tomar medidas mientras se encuentra en el lado oculto de la Luna. Cualquiera que sea el destino final del reclamo de EDGES, Singh dice que el equipo detrás de esto merece crédito por el renovado interés en el amanecer cósmico. “Ha revivido esta área de investigación”, dice.

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.