Astrônomos conectam 64 telescópios para observar a estrutura do universo

Uma equipe internacional de astrônomos combinou pela primeira vez o poder de 64 antenas de radiotelescópio para detectar as fracas assinaturas de gás hidrogênio neutro em escalas cosmológicas.

A façanha foi alcançada usando o telescópio MeerKAT, com sede na África do Sul, um precursor do maior observatório de rádio do mundo, o SKA Observatory (SKAO), que sondará o universo em detalhes sem precedentes. Um objetivo principal do SKAO é entender a evolução e o conteúdo do universo, juntamente com os mecanismos que impulsionam sua expansão acelerada. Uma maneira de conseguir isso é observando a estrutura do universo nas maiores escalas. Nessas escalas, galáxias inteiras podem ser consideradas como pontos únicos e a análise de sua distribuição revela pistas sobre a natureza da gravidade e fenômenos misteriosos como matéria escura e energia escura. 

Os radiotelescópios são um instrumento fantástico para isso, pois podem detectar radiação em comprimentos de onda de 21cm gerados pelo hidrogênio neutro, o elemento mais abundante do universo. Ao analisar mapas 3D de hidrogênio abrangendo milhões de anos-luz, investigamos a distribuição total da matéria no universo. 

O SKAO, que tem sua sede em Jodrell Bank, Cheshire, está atualmente em construção. No entanto, já existem telescópios desbravadores, como o MeerKAT, com 64 pratos, para guiar seu projeto. Baseado no deserto de Karoo e operado pelo Observatório de Radioastronomia da África do Sul (SARAO), o MeerKAT acabará por fazer parte do SKAO completo. 

O MeerKAT e o SKAO funcionarão principalmente como interferômetros, onde o conjunto de antenas é combinado como um telescópio gigante capaz de capturar imagens de objetos distantes com alta resolução. “No entanto, o interferômetro não será sensível o suficiente para as maiores escalas mais interessantes para os cosmólogos que estudam o universo”, explicou o co-autor principal do novo trabalho de pesquisa, Steven Cunnington. “Portanto, em vez disso, usamos a matriz como uma coleção de 64 telescópios individuais que lhes permite mapear os volumes gigantes do céu necessários para a cosmologia”. 

O modo de operação de prato único foi conduzido por uma equipe da Universidade de Western Cape, com várias observações já realizadas com o MeerKAT. Este ambicioso projeto envolve muitas outras instituições em quatro continentes. Na nova pesquisa lançada no arXiv e submetida para publicação, uma equipe que inclui os astrônomos de Manchester, Cunnington, Laura Wolz e Keith Grainge, apresentam a primeira detecção cosmológica usando essa técnica de prato único. 

A nova detecção é de um padrão de agrupamento compartilhado entre os mapas do MeerKAT e as posições das galáxias determinadas pelo telescópio óptico anglo-australiano. Como se sabe que essas galáxias traçam a matéria geral do universo, a forte correlação estatística entre os mapas de rádio e as galáxias mostra que o telescópio MeerKAT está detectando uma estrutura cósmica em grande escala.

 Esta é a primeira vez que tal detecção foi feita usando uma matriz multi-disco operando como telescópios individuais. O SKAO completo contará com essa técnica e, portanto, marca um marco importante no roteiro para o caso da ciência da cosmologia com o SKAO. 

“Esta detecção foi feita com apenas uma pequena quantidade de dados de pesquisa piloto”, revelou Cunnington. “É encorajador imaginar o que será alcançado à medida que o MeerKAT continua a fazer observações cada vez maiores”. 

“Por muitos anos, trabalhei para prever a capacidade futura do SKAO. Chegar a um estágio em que estamos desenvolvendo as ferramentas de que precisaremos e demonstrando seu sucesso com dados reais é incrivelmente empolgante. Isso apenas marca o início do que esperamos será uma vitrine contínua de resultados que avança nossa compreensão do universo.”

Fonte: phys.org