viernes, 16 de mayo de 2014

El "ruido" del Big Bang

Imagen de un quasar
Anuncié hace unas semanas un artículo para contar los interesantes proyectos en marcha en el campo de la radioastronomía. Y, entre medias, hemos conocido la confirmación de una observación que nos retrotrae a los primeros instantes de la generación del Universo (al menos de este Universo en el que vivimos, porque ya se sabe que, desde el punto de vista de la Física y de la Cosmología, hay muchas otras hipótesis alternativas tan interesantes como difíciles de imaginar). Pero vamos primero con los proyectos.
 
FAST - Imagen virtual de cómo será
El más llamativo es el FAST (Five-Hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope). ¿He dicho ya que los astrónomos no ponen mucha imaginación al nombrar los proyectos?. Porque, fácil de adivinar, este radiotelescopio tendrá un diámetro de 500 metros. Mucho mayor que el archiconocido situado en Arecibo (Puerto Rico), que tiene 305 metros y que lleva funcionando desde 1963. Estará formado por 4.600 paneles triangulares, lo que le permitirá tener una superficie "activa", que crea parábolas en diferentes direcciones, lo que aumentará su cobertura, hasta un ángulo de 40º desde el cénit.
 
Ya se está construyendo en el condado de Pingtang, provincia de Guizhou, en el sudoeste de China, aprovechando una depresión natural de tipo kárstico (o sea una especie de hondonada que permite "encajar" al radiotelescopio de una manera bastante natural). Se estima un coste de $108 millones y su entrada en funcionamiento está prevista para Septiembre de 2016.
FAST - Estado actual de las obras
 
Su frecuencia de trabajo estará entre los 0,7 y 3,0 GHz y tendrá una precisión de 4 segundos de arco (recordatorio: 1 segundo de arco = 1/60 de un minuto de arco = 1/3.600 de un grado). Con él se espera conocer mejor el papel del Hidrógeno neutro en la Vía Láctea y en otras galaxias, detectar púlsares débiles (ahora hay 1.760 púlsares catalogados; se espera poder detectar entre 7.000 y 10.000 nuevos por año), buscar esas "primeras" estrellas generadas en los primeros instantes del Universo, y, también, escuchar con un "oído" mucho más fino si posibles civilizaciones extraterrestres mandan algún ruido o mensaje.
 
Si queréis visitar la página web del proyecto, es ésta:
 
Pero una característica muy interesante de la radioastronomía, que la diferencia de la astronomía óptica, es que varios radiotelescopios separados físicamente pueden observar simultáneamente el mismo objeto, y por medio de lo que se conoce como interferometría, "acumular" las señales de las ondas recibidas, creando un radiotelescopio "virtual" combinado que incrementa enormemente su resolución. Por ejemplo la red EVN (European VLBI Network) agrupa a 19 radiotelescopios situados por toda Europa, pero también en China, Sudáfrica y el propio de Arecibo, que acometen proyectos de observación conjunta.
 
SKA - Diferentes tipos de receptores
En esta dirección, es llamativo el proyecto SKA (Square Kilometer Array), impulsado por Astron, el Instituto Holandés para la Radioastronomía.
http://www.astron.nl/
Estará formado por miles de receptores, situados en Australia y Sudáfrica, cuya superficie combinada de recogida de ondas será de aproximadamente 1 Kilómetro cuadrado. Su construcción empezará en 2016 y se espera concluir para 2024. Su coste estimado es de 1.500 millones de €.
 
Algunas curiosidades que se mencionan para dar idea de la dimensión del proyecto SKA:
 
- el ordenador central tendrá una potencia de proceso equivalente a 100 millones de PC´s.
- usará cables de fibra óptica suficientes para dar dos veces la vuelta a la Tierra.
- será tan sensible que podría detectar las señales de radar de un aeropuerto situado en un planeta a 50 años luz de la Tierra.
- recogerá un volumen de datos como para llenar 15 millones de iPods de 64 Gb  cada día.

*******************************

En cuanto a la reciente noticia del descubrimiento de las ondas gravitacionales que confirman la fase de "inflación" en los primeros instantes del Big Bang, realizado en un telescopio de microondas instalado en el Polo Sur,  recomiendo leer este artículo de Alicia Rivera:
http://sociedad.elpais.com/sociedad/2014/03/17/actualidad/1395070473_494711.html

Y si, después de leerlo, te queda una sensación de "sólo sé que no sé nada"... ¡bienvenido al Club!
 

4 comentarios:

  1. ¿Y para qué queremos radiotelescopios? Para estudiar cuando y cómo se formaron las primeras estrellas o superestrellas:

    Ya sabéis que hay una radiación cósmica de fondo en frecuencia de microondas: fotones de unos 0,001 ev (energía en electrón-voltios). Estos fotones, por cierto, suponen mas del 99% de los fotones que andan sueltos por el universo. Estos fotones tenían más de 13,6 ev cuando se emitieron, pero con la expansión del universo se han ido "estirando" y perdiendo energía (ya os acordaréis también de que la energía de un fotón era h/l , donde l:longitud de onda del fotón y h: constante de Plank).

    Justo cuando el universo se había estirado suficiente para que estos fotones tuvieran 13,6 ev, el universo se hizo "transparente" y empezaron a viajar libres para que ahora los veamos ¿Qué pasó? Pues que 13,6 ev es precisamente la energía necesaria para arrancarle su electrón al átomo neutro de hidrógeno, es decir, ionizarlo.

    Al principio, en el universo casi solo había hidrógeno (aún hay más del 75%) y mucha energía en forma de muchísimos fotones musculosos. Cada vez que un átomo de H neutro se encontraba con un fotón, se lo tragaba para ionizarse. Pero una vez ionizado, el núcleo positivo (protón) volvía a ligar con un electrón suelto devolviendo un fotón de 13.6 ev. Los fotones de > 13,6 ev no podían escapar porque el H neutro se los tragaba una y otra vez. Así las cosas, hasta que el universo se estiró suficiente y los fotones bajaron de 13,6 ev. Entonces el H neutro ya no los quería y viajaron libres por el espacio. Esto es la trasparencia.

    Pero pronto se empezaron a formar estrellas, con reacciones nucleares que lanzaban nuevos chorros de fotones de menos, pero también de más de 13,6 ev. Pero como ya había mucho H neutro en el espacio, no teníamos porqué ver a estos últimos. Pues va y, zás, también los vemos (a algunos). ¿Qué pudo pasar? Pues que enormes masas de H se habían vuelto a ionizar, ¿Cómo?

    Localizar focos de alta densidad de H neutro es fundamental para responder estas y otras preguntas.

    Pues bien, resulta que al H neutro se le puede encontrar porque emite una radiación de baja energía correspondiente al enlace de los espines (microimanes) del protón y el electrón. Pueden estar paralelos (enfrentados) o antiparalelos (norte frente a sur). La segunda situación es de menor energía y cuando hay un salto, se emite un fotón de onda larga (21 cm), que se alarga aún mas con la expansión del universo llegando a nosotros en forma de ONDA de RADIO !!!! Para eso hacen falta radiotelescopios, aunque lejos de las emisoras de la SER y de la COPE.

    Y diréis, jodó Telmo, ¡cuanto sabes! Pues diréis bien. Pero hace tres meses no sabía casi nada de todo esto. Resulta que me he inscrito en un curso de "Misterios del Universo" impartido online por la organización Edx. Edx está soportado por las mejores universidades, tiene un plantel magnífico de docentes, un material increíble, un abanico de temas espectacular y son ¡¡¡¡¡Gratis!!!!

    ResponderEliminar
  2. Qué interesante, Ángel. Telmo, aprovecha, que ahora mismo la oferta de cursos online en "abierto", o sea, gratis, es muy buena, pero no sé cuánto durará, porque lo gratis en esta sociedad nuestra desaparece en un parpadeo.
    Supongo que el proyecto SETI se "enganchará" a alguno de estos grandes radiotelescopios. Con esto del SETI me quedé en lo del SETI home y no sé cómo anda el asunto. Supongo que siempre habrá gente interesada en captar "ruido extraterrestre" y seguirán adelante. Un día de estos (pelín falta de tiempo me hallo) me pongo a investigar si goza de buena salud, agoniza o ha perecido.

    ResponderEliminar
  3. El siguiente curso al que me voy a apuntar, también de EDX y también gratis, es sobre exoplanetas. Empieza el 24 de Junio y dura 10 semanas. Supongo que nos pondrán al día sobre el SETI. El curso lo imparten Paul Francis, que es un magnífico comunicador y experto astrónomo, Brian Schmidt, que solo es premio nobel 2011 por sus descubrimientos sobre la energía oscura, y un equipo de seis doctorandos. De verdad, es una maravilla.

    ResponderEliminar
  4. Caramba Telmo, tu capacidad de aprendizaje se estira como los fotones "musculosos" (¿has patentado el nombre?). Cada semana es un reto encontrar temas de interés para mis muy cualificados seguidores. Estoy trabajando en el de este viernes; espero que seas comprensivo: centrales nucleares ;-)))

    ResponderEliminar