¿Cómo se forman las estrellas en el interior de las nubes de gas molecular? ¿Cuál es la historia de la formación de estrellas a lo largo del tiempo cósmico? ¿Cuándo se formaron las primeras estrellas? ¿Y cómo produjeron los materiales necesarios para la vida en la Tierra?

Un grupo de astrónomos de la Universidad Estatal de Arizona está buscando respuestas a tales preguntas como parte de un experimento internacional que ha recibido más de $ 6 millones en fondos de la National Science Foundation para ayudar a construir una cámara con una sensibilidad única. llamado TolTEC, para sondear estos misterios.

"La mitad de la luz de las estrellas en el universo es absorbida por nubes de polvo interestelar y luego re-irradiada en longitudes de onda largas invisibles para el ojo humano, "dijo Philip Mauskopf, de la Escuela de Exploración de la Tierra y el Espacio (SESE) de la Universidad Estatal de Arizona. "Las observaciones astronómicas en estas longitudes de onda pueden permitirnos ver los núcleos de los viveros estelares donde se están formando nuevas estrellas".

Mauskopf, profesor en SESE, es el líder del equipo de ASU que diseñará y construirá la óptica de la nueva cámara. El equipo también desarrollará la electrónica para producir imágenes a partir de los detectores superconductores del instrumento.

Ojo grande

La nueva cámara se conectará a un telescopio gigante en México. Encima de los 15, Sierra Negra de 000 pies en el estado de Puebla se encuentra el Gran Telescopio Milimétrico (en la foto de arriba), con un espejo principal de 50 metros (164 pies) de diámetro.

Es el telescopio más grande del mundo diseñado para operar a una longitud de onda de 1 milímetro, ideal para realizar un estudio detallado del polvoriento universo. La construcción de este telescopio, con contribuciones de la Universidad de Massachusetts, ha sido el proyecto científico más grande de la historia de México.

Durante los próximos tres años, un consorcio internacional, liderado por UMass, construirá la cámara criogénica TolTEC del tamaño de un carrito de golf para el Gran Telescopio Milimétrico. Examinará el universo, Imágenes de radiación del polvo en longitudes de onda milimétricas en grandes áreas del cielo.

Los astrónomos esperan que estas imágenes revelen millones de galaxias previamente desconocidas que son invisibles para los telescopios ópticos estándar debido a su gran contenido de polvo.

Cazando galaxias polvorientas

"Durante la ultima decada, cámaras y telescopios más pequeños han descubierto miles de estas galaxias, ", Dijo Mauskopf." Este nuevo proyecto permitirá un censo completo de galaxias polvorientas en el universo y nos permitirá comenzar a comprender verdaderamente sus propiedades ".

Además de Mauskopf, el equipo de ASU incluye al becario postdoctoral Sean Bryan, ingeniero eléctrico Hamdi Mani, el ingeniero mecánico Matt Underhill, así como el estudiante de posgrado y becario de Ciencias de la Tierra y el Espacio de la NASA Sam Gordon y el estudiante de Barrett Honors College, Rhys Kelso.

"Para obtener las mejores imágenes, tenemos que sobreenfriar la óptica y los detectores superconductores, ", Dijo Mauskopf." Si bien el desarrollo de este tipo de tecnología superconductora puede ser difícil, los detectores y la electrónica de lectura que estamos usando para TolTEC son muy similares a los que ya hemos desarrollado para su uso en telescopios transportados por globos en longitudes de onda más cortas ".

Una vez que se completa la cámara TolTEC, se montará en el Gran Telescopio Milimétrico y comenzará un programa de dos años de tres grandes estudios del cielo que cubren cientos de grados cuadrados. Estos estudios se centrarán en regiones donde se conocen nubes de polvo en nuestra propia galaxia. También apuntarán a regiones donde hay relativamente poco polvo local para que los objetos más distantes sean visibles para compararlos con imágenes ópticas profundas que contienen un gran número de galaxias.

Gran paso adelante

Las observaciones que requieren los telescopios actuales de cinco años para completarse se realizarán en poco más de una semana con TolTEC.

"Es difícil comprender las mayores capacidades del nuevo instrumento, "dijo Grant Wilson de UMass, investigador principal de TolTEC. "La combinación de la nueva cámara y la LMT requiere una nueva perspectiva sobre qué tipos de investigaciones son posibles".

Los detalles de las encuestas de TolTEC se elaborarán en consulta con la comunidad astronómica internacional a través de una serie de talleres dirigidos por miembros del consejo asesor científico de TolTEC. Los datos de las encuestas se harán públicos lo antes posible para permitir el máximo rendimiento científico.

Los datos de TolTEC permitirán a los cosmólogos, como Evan Scannapieco de SESE, para rastrear el misterioso mecanismo que está bloqueando la formación de estrellas en galaxias gigantes. También ayudará a los astrónomos, incluido Judd Bowman de SESE, Rogier Windhorst, James Rhoads y Sangeeta Malhotra, que están utilizando otros métodos para observar directamente las galaxias más antiguas y distantes responsables de la reionización del gas hidrógeno en el universo temprano.

"Diseñar y construir esta cámara será una maravillosa oportunidad práctica para los estudiantes e investigadores de SESE, ", Dijo Mauskopf." Y el resultado final será una nueva y poderosa herramienta para estudiar el universo ".