Por Daniel Clery
Los 64 platos de MeerKAT pueden estudiar la forma en que el
gas de hidrógeno se mueve alrededor de las galaxias. OBSERVATORIO DE
RADIOESTRONOMÍA DEL SUR DE ÁFRICA.
Hoy, el Square Kilometre Array (SKA), un proyecto de
radioastronomía que abarca todo el continente, anunció que España se ha sumado
al undécimo miembro de la colaboración. Ese impulso ayudará al proyecto a
veces turbado, ya que, durante el próximo año más o menos, forma una
organización de tratados internacionales y negocia los fondos para comenzar la
construcción. Mientras tanto, en las llanuras abiertas del Karoo, un
desierto semiárido al noreste de Ciudad del Cabo, Sudáfrica, parte del
telescopio ya está en su lugar en la forma del MeerKAT recién terminado, el
radiotelescopio más grande y poderoso del sur Hemisferio.
El último de los 64 platos de 13.5 metros fue instalado a
fines del año pasado, y el próximo mes el presidente sudafricano Cyril
Ramaphosa abrirá oficialmente las instalaciones. Repartidos en 8
kilómetros, los platos tienen un área de recolección similar a la del gran
caballo de batalla de la astrofísica, el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA)
cerca de Socorro, Nuevo México. Pero con nuevos diseños de hardware y una
poderosa supercomputadora para procesar datos, el recién llegado podría tener
una ventaja sobre su primo del norte de 40 años.
"Para ciertos estudios, será el mejor" del mundo,
dice Fernando Camilo, científico en jefe del Observatorio de Astronomía de
Sudáfrica en Ciudad del Cabo, que opera MeerKAT. Sensible a través de una
amplia franja del espectro de radio, MeerKAT puede estudiar cómo el gas de
hidrógeno se mueve hacia las galaxias para alimentar la formación de
estrellas. Con poca experiencia, Sudáfrica tiene "un gran logro
fantástico", dice Heino Falcke de la Universidad de Radboud en Nijmegen,
Países Bajos.
MeerKAT, que significa Karoo Array Telescope junto con la
palabra Afrikaans para "más", es uno de varios instrumentos
precursores para el SKA. La primera fase del SKA podría comenzar en 2020 a
un costo de € 798 millones. Agregaría otros 133 platos a MeerKAT, extendiéndolo
a través de 150 kilómetros, y colocaría 130,000 antenas de radio más pequeñas
en toda Australia, pero solo si los gobiernos miembros acuerdan financiar
completamente el trabajo. Meses de negociaciones delicadas están por
venir. "En todos los países, las personas están teniendo una
discusión sobre qué fondos están disponibles", dice Falcke.
Con los 64 platos de MeerKAT ahora en su lugar, los
ingenieros están aprendiendo a procesar los datos que reúnen. En una
técnica llamada interferometría, las computadoras relacionan las señales de los
pares de platos para construir una imagen mucho más nítida de lo que podría
producir un solo plato. Para las primeras campañas científicas del año
pasado, se correlacionaron 16 platos. En marzo, el nuevo supercomputador
se puso en línea, y el equipo espera estar en pleno funcionamiento a principios
del próximo año. "Va a ser un desafío", dice Camilo.
Los platos de MeerKAT son más pequeños que los VLA, pero
tener más de ellos lo coloca en "un punto dulce de sensibilidad y
resolución", dice Camilo. Sus platos se dividen en un núcleo
densamente empaquetado, lo que aumenta la sensibilidad y los brazos ampliamente
dispersos, lo que aumenta la resolución. El VLA puede optar por la
sensibilidad o la resolución, pero no ambas a la vez, y solo después del lento
proceso de mover sus 27 platos a una configuración diferente.
La combinación hace que MeerKAT sea ideal para mapear
hidrógeno, el combustible de la formación de estrellas y galaxias. Debido
a una transición espontánea en los átomos de hidrógeno neutro, el gas emite
constantemente microondas con una longitud de onda de 21
centímetros. Estiradas a las frecuencias de radio por la expansión del
universo, estos fotones aterrizan en la banda de frecuencia principal del telescopio. Debería
tener la sensibilidad para asignar la señal débil a mayores distancias que
antes, y la resolución para ver el gas que se mueve en y alrededor de las
galaxias.
MeerKAT también observará los púlsares, los remanentes
estelares densos y que giran rápidamente. Sus pulsos metronómicos de ondas
de radio sirven como relojes precisos que ayudan a los astrónomos a estudiar la
gravedad en condiciones extremas. "Al encontrar pulsares nuevos y
exóticos, MeerKAT puede proporcionar pruebas de física", dice Philip Best
de la Universidad de Edimburgo. Falcke quiere obtener una mejor visión de
un púlsar altamente magnetizado descubierto en 2013. Espera que arroje luz
sobre los efectos gravitacionales del leviatán que orbita: el agujero negro
supermasivo en el centro de la Vía Láctea.
Otros precursores de SKA están tomando forma. El
australiano SKA Pathfinder (ASKAP) en el Observatorio de Radioastronomía de
Murchison en Australia Occidental está probando una nueva tecnología de
reconocimiento con sus 36 platos de 12 metros que podrían usarse en una fase
futura del SKA. Mientras que un plato de radio convencional tiene un
detector de elemento único -el equivalente de un solo píxel- los detectores de
ASKAP tienen 188 elementos, lo que debería ayudar a mapear rápidamente las
galaxias en grandes áreas del cielo.
Muy cerca se encuentra el Murchison Widefield Array (MWA),
un conjunto de 2048 antenas, cada una de aproximadamente un metro de diámetro,
que parecen arañas metálicas. Sensible a frecuencias más bajas que
MeerKAT, el MWA puede captar la señal de hidrógeno neutral desde 500 millones
de años después del Big Bang, cuando las primeras estrellas y galaxias
iluminaban el universo. Los astrónomos han estado persiguiendo la débil
señal durante años, y a principios de este año, un grupo
informó una detección tentativa . "Realmente sentimos
curiosidad por ver si puede ser replicado", dice la directora de MWA
Melanie Johnston-Hollitt de la Universidad de Curtin en Perth, Australia.
Si el MWA no entrega un veredicto, el SKA, con 130,000
antenas similares, casi seguro lo hará. Aunque el MWA puede detectar el
encendido del universo, el SKA tiene la intención de trazar el mapa donde
sucedió.
