La Mileura Widefield Array - Low Frequency Demonstrator ha ricevuto finanziamenti per 4,9 milioni di dollari dalla National Science Foundation questa settimana. L'osservatorio tornerà al primo universo, quando c'erano solo materia oscura e idrogeno primordiale. Dovrebbe essere in grado di vedere le prime macchie di maggiore densità, mentre questo gas si univa per formare le prime stelle e galassie.
Un nuovo telescopio che aiuterà la comprensione dell'universo primordiale si sta avvicinando alla costruzione su larga scala grazie a un premio di 4,9 milioni di dollari dalla National Science Foundation a un consorzio statunitense guidato dal MIT.
La Mileura Widefield Array - Low Frequency Demonstrator (LFD), che è stata costruita in Australia dagli Stati Uniti e dai partner australiani, consentirà anche agli scienziati di prevedere meglio le esplosioni solari di gas surriscaldato che possono rovinare satelliti, collegamenti di comunicazione e reti elettriche . A sostegno delle osservazioni sul solare, l'Air Force Office of Scientific Research ha anche recentemente assegnato un premio di $ 0,3 milioni al MIT per apparecchiature array.
“La progettazione del nuovo telescopio è fortemente focalizzata sugli esperimenti di frontiera in astrofisica e scienze eliosferiche. Abbiamo in programma di sfruttare l'enorme potenza di calcolo dei moderni dispositivi elettronici digitali, trasformando migliaia di piccole, semplici ed economiche antenne in uno degli strumenti astronomici più potenti e unici al mondo ", ha affermato Colin J. Lonsdale, leader del progetto presso il Haystack del MIT Osservatorio.
Collaboratori LFD negli Stati Uniti sono l'Osservatorio Haystack, il MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research e il Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Tra i partner australiani vi sono il CSIRO Australia Telescope National Facility e un consorzio universitario australiano guidato dall'Università di Melbourne, che comprende la Australian National University, la Curtin University of Technology e altri.
Prima galassia, prima stella
Poco dopo il Big Bang, l'universo era un mare quasi privo di caratteristiche di materia oscura e gas. Come si sono formate strutture come la nostra galassia da questa blanda uniformità? Nel tempo, la gravità ha lentamente unito le condense della materia, creando chiazze di densità sempre più alta. Ad un certo punto, abbastanza gas si è concentrato in uno spazio abbastanza piccolo da innescare complessi processi astrofisici e sono nate le prime stelle.
In linea di principio, possiamo vedere come e quando ciò è accaduto osservando le distanze più lontane dell'universo, perché quando guardiamo a distanze maggiori, guardiamo anche indietro nel tempo. Trovare queste prime stelle e le galassie primordiali all'interno delle quali si sono accese, è una missione primaria dell'LFD.
In che modo il telescopio riuscirà a farlo?
Si scopre che l'idrogeno, che costituiva la maggior parte della materia ordinaria nell'universo primordiale, emette e assorbe efficacemente le onde radio. Sono queste onde radio, allungate dall'espansione dell'universo, che possono essere rilevate, misurate e analizzate dal nuovo telescopio. Individuando le fluttuazioni della luminosità attraverso ampie strisce di cielo a queste lunghezze d'onda, possiamo scoprire lo stato del gas idrogeno quando l'universo era una piccola frazione della sua era attuale.
"I telescopi radioastronomici che operano a bassa frequenza offrono l'opportunità di assistere alla formazione delle prime stelle, galassie e ammassi di galassie e di testare le nostre teorie sull'origine della struttura", ha dichiarato Jacqueline Hewitt, direttrice del MIT Kavli Institute e un professore di fisica. Ha aggiunto che "l'osservazione diretta di questa prima epoca della formazione delle strutture è probabilmente una delle misure più importanti nella cosmologia astrofisica ancora da fare".
La professoressa Rachel Webster dell'Università di Melbourne ha dichiarato: “Speriamo anche di vedere buchi sferici creati dai primi quasar [nuclei attivi di galassie] nella distribuzione regolare dell'idrogeno primordiale. Questi appariranno come piccoli punti scuri in cui la radiazione quasar ha diviso l'idrogeno in protoni ed elettroni. "
Comprensione del "tempo spaziale"
A volte il sole diventa violento. Enormi scoppi di gas surriscaldato, o plasma, vengono espulsi nello spazio interplanetario e corrono verso l'esterno in rotta di collisione con la Terra. Queste cosiddette "espulsioni di massa coronale" e i razzi a cui sono associati sono responsabili degli spettacoli di luce polare noti come aurore. Tuttavia, possono anche creare scompiglio con i satelliti, i collegamenti di comunicazione e le reti elettriche e possono mettere in pericolo gli astronauti.
L'impatto di queste espulsioni al plasma può essere previsto, ma non molto bene. A volte, il materiale espulso viene deviato dal campo magnetico terrestre e la Terra viene schermata. Altre volte, lo scudo fallisce e possono derivarne danni diffusi. La differenza è dovuta alle proprietà magnetiche del plasma.
Per migliorare le previsioni e fornire un preavviso affidabile delle condizioni meteorologiche avverse nello spazio, gli scienziati devono misurare il campo magnetico che permea il materiale. Fino ad ora, non c'era modo di effettuare tale misurazione fino a quando il materiale non fosse vicino alla Terra.
L'LFD promette di cambiarlo. Il telescopio vedrà migliaia di sorgenti radio luminose. Il plasma espulso dal sole cambia le onde radio di quelle fonti mentre passano, ma in un modo che dipende dalla forza e dalla direzione del campo magnetico. Analizzando questi cambiamenti, gli scienziati saranno finalmente in grado di dedurre le proprietà del campo magnetico importantissime delle espulsioni di massa coronale.
"Questa è la misura più cruciale da effettuare a sostegno del nostro programma meteorologico spaziale nazionale, poiché fornirebbe un preavviso sugli effetti meteorologici spaziali sulla Terra molto prima del tempo di impatto dell'esplosione del plasma", ha affermato Joseph Salah, direttore dell'Osservatorio Haystack.
Il telescopio
L'LFD sarà una serie di 500 "tessere" di antenne distribuite su un'area di 1,5 chilometri o quasi un miglio di diametro. Ogni piastrella è di circa 20 piedi quadrati ed è composta da 16 antenne dipolo semplici ed economiche, fissate a terra e fissando verso l'alto.
I grandi telescopi convenzionali sono caratterizzati da enormi dischi concavi che si inclinano e si inclinano per concentrarsi su specifiche aree del cielo. Grazie alla moderna elettronica digitale, le piastrelle LFD possono anche essere "orientate" in qualsiasi direzione, ma non sono necessarie parti mobili. Piuttosto, i segnali o i dati, provenienti da ogni piccola antenna, vengono riuniti e analizzati da potenti computer. Combinando i segnali in modi diversi, i computer possono effettivamente "puntare" il telescopio in diverse direzioni.
"La moderna elaborazione del segnale digitale, resa possibile dai progressi tecnologici, sta trasformando la radioastronomia", ha affermato Lincoln J. Greenhill del Centro di astrofisica di Harvard-Smithsonian.
Questo concetto è stato testato nel proposto Radio Astronomy Park a Mileura, nell'Australia occidentale, con tre prototipi di piastrelle "amorevolmente collegate insieme a mano" da MIT e studenti e ricercatori laureati australiani, ha detto Hewitt. “Le piastrelle si sono comportate molto bene. Siamo rimasti piuttosto contenti di loro. "
Perché Mileura? Il telescopio LFD funzionerà alle stesse lunghezze d'onda radio in cui si trovano normalmente le trasmissioni radio e TV FM. Quindi, se fosse situato vicino a una metropoli trafficata, i segnali provenienti da quest'ultima sommergerebbero i sussurri della radio dal profondo universo. Il sito pianificato a Mileura, tuttavia, è eccezionalmente "radio-silenzioso" ed è anche altamente accessibile.
Fonte originale: comunicato stampa del MIT
