O Mileura Widefield Array - Demonstrador de Baixa Frequência recebeu US $ 4,9 milhões em financiamento da National Science Foundation esta semana. O observatório olhará para o universo mais antigo, quando havia apenas matéria escura e hidrogênio primordial. Deveria ser capaz de ver os primeiros trechos de maior densidade, pois esse gás se juntou para formar as primeiras estrelas e galáxias.
Um novo telescópio que ajudará a entender o universo primitivo está se aproximando da construção em grande escala graças a um prêmio de US $ 4,9 milhões da National Science Foundation para um consórcio dos EUA liderado pelo MIT.
O Mileura Widefield Array - Demonstrador de Baixa Frequência (LFD), que está sendo construído na Austrália pelos Estados Unidos e Parceiros Australianos, também permitirá que os cientistas prevejam melhor as explosões solares de gás superaquecido que podem causar estragos em satélites, links de comunicação e redes de energia . Para apoiar as observações solares, o Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea também recentemente concedeu um prêmio de US $ 0,3 milhão ao MIT por equipamentos de matriz.
“O design do novo telescópio está fortemente focado em experimentos de fronteira em astrofísica e ciências heliosféricas. Planejamos aproveitar o enorme poder computacional dos modernos dispositivos eletrônicos digitais, transformando milhares de antenas pequenas, simples e baratas em um dos instrumentos astronômicos mais potentes e únicos do mundo ”, disse Colin J. Lonsdale, líder do projeto no Haystack do MIT. Observatório.
Os colaboradores da LFD nos Estados Unidos são o Haystack Observatory, o Instituto MIT Kavli de Astrofísica e Pesquisa Espacial e o Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica. Os parceiros australianos incluem o CSIRO Australia Telescope National Facility e um consórcio universitário australiano liderado pela Universidade de Melbourne, que inclui a Universidade Nacional Australiana, a Curtin University of Technology e outros.
Primeira galáxia, primeira estrela
Logo após o Big Bang, o universo era um mar quase inexpressivo de matéria escura e gás. Como estruturas como a nossa galáxia se formaram a partir dessa uniformidade branda? Com o tempo, a gravidade lentamente reuniu condensações de matéria, criando manchas de maior e menor densidade. Em algum momento, gás suficiente se concentrou em um espaço pequeno o suficiente para que processos astrofísicos complexos fossem acionados e as primeiras estrelas nasceram.
Em princípio, podemos ver como e quando isso aconteceu, olhando para os confins mais distantes do universo, porque, ao olharmos para distâncias maiores, também olhamos para o passado. Encontrar essas primeiras estrelas e as galáxias primordiais nas quais elas se inflamaram é uma missão primária da LFD.
Como o telescópio conseguirá isso?
Acontece que o hidrogênio, que compunha a maior parte da matéria comum no universo primitivo, emite e absorve eficientemente as ondas de rádio. São essas ondas de rádio, esticadas pela expansão do universo, que podem ser detectadas, medidas e analisadas pelo novo telescópio. Ao detectar as flutuações no brilho através de amplas faixas de céu nesses comprimentos de onda, podemos descobrir o estado do gás hidrogênio quando o universo estava em uma fração minúscula de sua idade atual.
"Os telescópios radioastronômicos que operam em baixa frequência oferecem a oportunidade de testemunhar a formação das primeiras estrelas, galáxias e aglomerados de galáxias e testar nossas teorias sobre a origem da estrutura", disse Jacqueline Hewitt, diretora do Instituto MIT Kavli e professor de física. Ela acrescentou que "a observação direta dessa época inicial de formação de estruturas é, sem dúvida, uma das medidas mais importantes em cosmologia astrofísica ainda a serem feitas".
A professora Rachel Webster, da Universidade de Melbourne, disse: “Também esperamos ver buracos esféricos criados pelos quasares primitivos (núcleos ativos das galáxias) na distribuição suave do hidrogênio primordial. Eles aparecerão como pequenos pontos escuros onde a radiação do quasar dividiu o hidrogênio em prótons e elétrons. ”
Entendendo 'clima espacial'
Às vezes, o sol fica violento. Enormes explosões de gás superaquecido, ou plasma, são ejetadas para o espaço interplanetário e correm para fora em rota de colisão com a Terra. Essas chamadas "ejeção de massa coronal" e os reflexos com os quais estão associados são responsáveis pelos programas de luz polar conhecidos como auroras. Eles também podem, no entanto, causar estragos em satélites, links de comunicação e redes de energia, e podem colocar em risco os astronautas.
O impacto dessas ejeções plasmáticas pode ser previsto, mas não muito bem. Às vezes, o material ejetado é desviado pelo campo magnético da Terra e a Terra é protegida. Em outros momentos, o escudo falha e podem ocorrer danos generalizados. A diferença é devido às propriedades magnéticas do plasma.
Para melhorar as previsões e fornecer um aviso prévio confiável do clima espacial adverso, os cientistas devem medir o campo magnético que permeia o material. Até agora, não havia como fazer essa medição até que o material estivesse perto da Terra.
O LFD promete mudar isso. O telescópio verá milhares de fontes de rádio brilhantes. O plasma ejetado do sol altera as ondas de rádio dessas fontes à medida que passam, mas de uma maneira que depende da força e da direção do campo magnético. Ao analisar essas mudanças, os cientistas finalmente serão capazes de deduzir as importantes propriedades do campo magnético das ejeções de massa coronal.
"Esta é a medida mais crucial a ser feita em apoio ao nosso Programa Nacional de Clima Espacial, uma vez que forneceria um aviso prévio sobre os efeitos do clima espacial na Terra muito antes do tempo do impacto da explosão de plasma", disse Joseph Salah, diretor do Observatório do Palheiro.
O telescópio
O LFD será um conjunto de 500 “telhas” de antena espalhadas por uma área de 1,5 km de diâmetro. Cada telha tem cerca de 6 metros quadrados e consiste em 16 antenas dipolo simples e baratas, fixadas no chão e olhando para cima.
Os grandes telescópios convencionais são caracterizados por enormes discos côncavos que inclinam e inclinam para se concentrar em áreas específicas do céu. Graças à eletrônica digital moderna, os ladrilhos LFD também podem ser “direcionados” em qualquer direção - mas não são necessárias peças móveis. Em vez disso, os sinais ou dados de cada pequena antena são reunidos e analisados por computadores poderosos. Ao combinar os sinais de diferentes maneiras, os computadores podem "apontar" efetivamente o telescópio em diferentes direções.
"O processamento moderno de sinais digitais, possibilitado pelos avanços da tecnologia, está transformando a radioastronomia", disse Lincoln J. Greenhill, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian.
Esse conceito foi testado no Radio Astronomy Park proposto em Mileura, na Austrália Ocidental, com três peças protótipo "cuidadosamente unidas à mão" por estudantes e pesquisadores australianos do MIT e da Austrália, disse Hewitt. “Os ladrilhos tiveram um ótimo desempenho. Ficamos bastante satisfeitos com eles.
Porquê Mileura? O telescópio LFD operará nos mesmos comprimentos de onda de rádio onde normalmente são encontradas transmissões de rádio e TV FM. Portanto, se estivesse situado perto de uma metrópole movimentada, os sinais desta última inundariam os sussurros do rádio do universo profundo. O local planejado em Mileura, no entanto, é excepcionalmente "silencioso por rádio" e também é altamente acessível.
Fonte original: Comunicado de imprensa do MIT
