Sudáfrica se está convirtiendo en uno de los centros de radioastronomía más importantes del mundo, gracias en gran parte a su papel como coanfitrión del Square Kilometer Array (SKA). Ahora se está presentando un nuevo telescopio que se construirá en el sitio de SKA Sudáfrica en Karoo. El proyecto eXperimento de análisis de intensidad y tiempo real del hidrógeno (HIRAX) es una colaboración internacional dirigida por científicos de la Universidad de KwaZulu-Natal. The Conversation Africa conversó con el líder del proyecto, el profesor Kavilan Moodley, sobre los objetivos científicos de HIRAX.

¿Qué hará HIRAX? ¿y cómo?

Es una matriz de interferómetro que estará compuesta por 1024 platos de 6 metros. Los arreglos de interferómetros son realmente interesantes porque combinan señales de muchos telescopios para proporcionar la resolución de un telescopio más grande.

HIRAX tiene dos objetivos científicos principales:estudiar la evolución de la energía oscura mediante el seguimiento del gas hidrógeno neutro en las galaxias, y para detectar y localizar misteriosos destellos de radio llamados ráfagas de radio rápidas.

La energía oscura es una fuerza misteriosa que impulsa la expansión acelerada de nuestro universo. HIRAX puede estudiarlo utilizando una regla cósmica única proporcionada por la naturaleza, llamadas oscilaciones acústicas bariónicas. Estos se generaron en el universo muy temprano, que era una sopa caliente y densa de partículas y luz. Pequeñas irregularidades dieron lugar a ondas sonoras en esta sopa primordial.

Estas ondas transportaron materia mientras viajaban hasta un momento en que la materia y la luz se separaron, distribuyendo la materia en un patrón muy característico. El gas de hidrógeno neutro es un gran trazador de la distribución de materia del universo. Este hidrógeno neutro emite una señal a 1420 MHz, que se encuentra en el rango de frecuencias que utilizan las redes celulares y los canales de televisión UHF; la señal se estira a frecuencias más bajas a medida que el universo se expande.

HIRAX operará entre 400 y 800 MHz, lo que le permitirá mapear el hidrógeno neutro en el universo hace entre 7 y 11 mil millones de años. Estudiar las características de la energía oscura durante este tiempo tiene el potencial de desentrañar sus propiedades, ya que este es un momento vital en el que la energía oscura se convirtió en el componente principal del universo y aceleró su expansión.

La segunda área de enfoque involucra un misterioso brillo, destellos de milisegundos que los científicos denominan ráfagas de radio rápidas. Los científicos no saben qué los causa. También son difíciles de detectar y localizar, ya que son muy breves y la mayoría de los telescopios solo observan una pequeña región del cielo.

El gran campo de visión de HIRAX le permitirá observar grandes porciones de cielo a diario, de modo que cuando ocurran los destellos, será más probable que el instrumento los vea. Esperamos que vea hasta una docena de estos destellos al día; para poner eso en perspectiva, sólo se han observado unas pocas docenas en total.

Y HIRAX agregará la capacidad única de poder averiguar exactamente en qué lugar del cielo ocurren estas rápidas ráfagas de radio, trabajando con varios otros países del sur de África para construir arreglos de estabilizadores de 8 platos. Estas, en combinación con la matriz principal, ayudará a localizar estas explosiones dentro de las galaxias que las albergan.

¿Parece que HIRAX recopilará enormes cantidades de datos?

Deberá recopilar grandes cantidades de datos a una velocidad de alrededor de 6,5 Terabits por segundo. Eso es comparable a todo el ancho de banda internacional de África. Para eso, HIRAX necesita diseñar y fabricar platos de alta precisión, receptores y otra instrumentación; estamos trabajando con empresas locales en este desafío.

Luego, el equipo deberá encontrar formas inteligentes de comprimir, almacenar y analizar estos datos. Eso requerirá hardware y software de big data.

Esperamos que las habilidades de diseño y fabricación necesarias para equipar HIRAX de manera adecuada abran muchas oportunidades para las industrias locales en la región en torno al proyecto SKA.

¿Es este un proyecto de SKA? ¿O completamente separado pero usando espacio y tecnología en el SKA?

El proyecto se originó como respuesta de UKZN y sus instituciones asociadas a una convocatoria de proyectos emblemáticos institucionales de la National Research Foundation. Por lo tanto, es independiente del SKA y su precursor, el MeerKAT, pero se beneficiará enormemente de la inversión sudafricana en el proyecto SKA, lo que le da acceso a una excelente infraestructura alojada por el Observatorio de Radioastronomía de Sudáfrica.

Al compartir una ubicación con MeerKAT en el sitio de SKA Sudáfrica, HIRAX podrá realizar ciencia en cielos "radio despejados" en su amplia gama de frecuencias; Se ha introducido legislación para limitar la interferencia de radiofrecuencia en el sitio de SKA SA. También es un gran espacio porque permite el acceso al cielo del sur cubierto por otros estudios cosmológicos y, Sucesivamente, más de la galaxia donde encontraremos púlsares.

Ser parte del "parque de radio Karoo" permitirá que HIRAX se sume a la ingeniería e infraestructura de radioastronomía de Sudáfrica. Esta infraestructura y la ciencia resultante aumentarán la reputación de Sudáfrica como líder mundial en radioastronomía.

HIRAX también contribuirá a la formación de la próxima generación de científicos para el SKA; los estudiantes que trabajen en el proyecto recibirán formación en todos los aspectos del telescopio, de la ingeniería a la ciencia. Los estudiantes que construyen hardware también participan en el análisis de datos, que proporciona un entorno especial para la formación de futuros expertos en radioastronomía.

Finalmente, Existen fuertes sinergias científicas con MeerKAT (que se lanzó oficialmente en julio de 2018). Si HIRAX descubre nuevos púlsares interesantes, por ejemplo, MeerKAT puede realizar observaciones de tiempo de seguimiento a frecuencias más altas.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.