Il nuovo telescopio a filo di pollo troverà le bolle del Big Bang, dicono gli scienziati

La Via Lattea nel cielo notturno sopra il sistema HERA. Il telescopio è in grado di ... [+] osservare solo tra aprile e settembre, quando la Via Lattea è sotto l'orizzonte, perché la galassia produce molto rumore radio che interferisce con la rilevazione di deboli radiazioni provenienti dall'epoca della reionizzazione. L'array si trova in una regione radio-silenziosa dove sono vietate radio, cellulari e persino auto a benzina.

In principio, circa 13,8 miliardi di anni fa, ci fu il “Big Bang”, ma poi cosa? Circa 200 milioni di anni dopo, tra i detriti, le stelle si unirono. Poi le galassie nane. La loro luce riscaldò il mezzo intergalattico e l’universo come lo conosciamo emerse.

Quel momento in cui le stelle si accendono per la prima volta è chiamato “alba cosmica”, un periodo unico nella storia dell’universo sul quale gli astronomi desiderano disperatamente saperne di più. Com'erano queste stelle e piccole galassie della cosiddetta "popolazione 1"?

Il telescopio spaziale James Webb (JWST) si è avvicinato a una risposta, immaginando una galassia che esisteva quando l’universo aveva circa 325 milioni di anni. Impressionante, ma non abbastanza vicino.

Potrebbe il radiotelescopio più sensibile del mondo fare di meglio e vedere fino a questa “alba cosmica”, nonostante sia realizzato in gran parte con rete metallica?

Forse perché l’Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA), una rete di 350 radiotelescopi nel deserto del Karoo in Sud Africa, ha appena raddoppiato la sua sensibilità. La radioastronomia è lo studio del cielo nelle radiofrequenze, una forma di radiazione elettromagnetica proprio come lo è la luce visibile. Array come HERA sono disposti sulla superficie terrestre per amplificare i segnali radio deboli.

Non importa che i nuovi rilevatori HERA siano realizzati con rete metallica, tubi in PVC e pali telefonici. "A una lunghezza d'onda di due metri, una rete metallica è uno specchio", ha detto Dillon. "Tutta la roba sofisticata è nel backend del supercomputer."

Pubblicato online e accettato da The Astrophysical Letters per la pubblicazione futura, l'articolo del team HERA descrive come è stata migliorata la sensibilità della schiera di un fattore di 2,1 per la luce emessa circa 650 milioni di anni e di 2,6 per la radiazione emessa circa 450 milioni di anni dopo l'evento. Big Bang.

Intendono utilizzare questa nuova sensibilità entro la fine dell’anno per costruire una mappa 3D delle bolle di idrogeno ionizzato e neutro mentre si sono evolute da circa 200 milioni di anni fa a circa un miliardo di anni dopo il Big Bang.

L'Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA) è composto da 350 parabole puntate verso l'alto per rilevare ... [+] emissioni di 21 centimetri dall'universo primordiale. Si trova in una regione radio-tranquilla dell'arido Karoo in Sud Africa.

"Una mappa 3D della maggior parte della materia luminosa nell'universo è l'obiettivo per i prossimi 50 anni o più", ha affermato Joshua Dillon, ricercatore presso l'Università della California, Dipartimento di Astronomia di Berkeley e autore principale dell'articolo. "Questo si sta muovendo verso una tecnica potenzialmente rivoluzionaria in cosmologia."

Gli scienziati cercheranno di separare i “secoli bui cosmici” dall’“alba cosmica”, facendo emergere bolle di idrogeno ionizzato all’interno dell’idrogeno freddo dell’universo primordiale.

I primi risultati sono buoni. Il lavoro effettuato finora con HERA suggerisce che le prime stelle e galassie potrebbero aver contenuto in gran parte idrogeno ed elio, a differenza dei vari elementi che hanno dopo questo periodo. Tuttavia, ciò si basa in gran parte sul fatto che il team non ha rilevato il segnale che stava cercando.

"Ciò ha senso perché stiamo parlando di un periodo di tempo nell'universo prima che si formassero la maggior parte degli altri elementi", ha detto Dillon.

La caccia alle importantissime bolle ionizzate significherà che HERA cercherà una lunghezza d’onda della luce che l’idrogeno neutro assorbe ed emette, ma l’idrogeno ionizzato no. Si chiama linea dei 21 centimetri (una frequenza di 1.420 megahertz) e l'espansione dell'universo fa sì che sia 10 volte più lunga (quindi circa 2 metri). Quindi, a 14 metri di diametro, le antenne di HERA dovrebbero essere in grado di raccogliere e focalizzare questa radiazione sui rilevatori.