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Experimento para detectar la firma global de EoR

El Experimento para Detectar la Firma Global de EoR ( EDGES ) es un experimento y un radiotelescopio ubicado en una zona de radio silenciosa en el Observatorio de Radioastronomía Murchison en Australia Occidental. Es una colaboración entre la Universidad Estatal de Arizona y el Observatorio Haystack , con infraestructura proporcionada por CSIRO . [1] EoR significa época de reionización , un momento en la historia cósmica cuando el gas de hidrógeno atómico neutro se ionizó debido a la luz ultravioleta de las primeras estrellas.

Instrumentos de banda baja

El experimento consta de dos instrumentos de banda baja, cada uno de los cuales tiene una antena dipolo apuntando al cenit y observando una única polarización. [2] La antena mide alrededor de 2 por 1 metro (6,6 pies × 3,3 pies) y está colocada sobre un blindaje de tierra de 30 por 30 metros (98 pies × 98 pies). Está acoplada a un receptor de radio, con un cable de 100 m conectado a un espectrómetro digital. [1] Los instrumentos operan a 50–100 MHz (6,0–3,0 m) y están separados por 150 m. Las observaciones comenzaron en agosto de 2015. [2]

En 2023, se instaló una nueva versión de la antena de banda baja en la que la electrónica está integrada en la antena en un plano de tierra más grande de 50 x 50 metros (164 pies x 164 pies) para reducir aún más los efectos de la dispersión de los objetos cercanos y las observaciones comenzaron en junio de 2023. [3] [4]

Perfil de absorción de 78 MHz

En marzo de 2018, la colaboración publicó un artículo en Nature anunciando el descubrimiento de un amplio perfil de absorción centrado en una frecuencia de MHz en la señal promediada en el cielo después de restar la emisión de sincrotrón galáctico . El perfil de absorción tiene un ancho de MHz y una amplitud de K, contra un RMS de fondo de 0,025 K, lo que le da una relación señal-ruido de 37. El corrimiento al rojo equivalente está centrado en , abarcando z = 20-15. La señal posiblemente se deba a la luz ultravioleta de las primeras estrellas del Universo que altera la emisión de la línea de 21 cm al reducir la temperatura del hidrógeno en relación con el fondo cósmico de microondas (el mecanismo es el acoplamiento de Wouthuysen-Field ). Un "escenario más exótico", alentado por la inesperada fuerza de la absorción, es que la señal se deba a interacciones entre la materia oscura y los bariones . [2] [5]

En 2021, Melia informó que la absorción más profunda es compatible con la cosmología alternativa Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker (FLRW) conocida como el universo Rh = ct . [6]

En 2022, un experimento llamado Medición de Antena Formada del Espectro de Radio de Fondo (SARAS) dirigido por el Instituto de Investigación Raman informó que sus mediciones no replicaron los resultados de EDGES y los rechazaron con un nivel de confianza del 95,3%. [7] [8]

Instrumentos de banda alta

El instrumento de banda alta tiene un diseño similar y funciona a 90–200 MHz (3,3–1,5 m). [2]

Véase también

Referencias

  1. ^ ab "MIT Haystack Observatory: EDGES". www.haystack.mit.edu . Consultado el 2 de marzo de 2018 .
  2. ^ abcd Bowman, Judd D.; Rogers, Alan EE; Monsalve, Raul A.; Mozdzen, Thomas J.; Mahesh, Nivedita (1 de marzo de 2018). "Un perfil de absorción centrado en 78 megahercios en el espectro promediado por el cielo". Nature . 555 (7694): 67–70. arXiv : 1810.05912 . Bibcode :2018Natur.555...67B. doi :10.1038/nature25792. ISSN  1476-4687. PMID  29493587. S2CID  4468382.
  3. ^ Barrett, J.; Cappallo, R.; Wilson, K. (10 de enero de 2023). «Instalación de MRO EDGES-3, noviembre de 2022; Memorándum EDGES n.º 406» (PDF) . Observatorio Haystack del MIT . Consultado el 17 de julio de 2023 .
  4. ^ Rogers, Alan EE; Barrett, John P.; Bowman, Judd D.; Cappallo, Rigel; Lonsdale, Colin J.; Mahesh, Nivedita; Monsalve, Raul A.; Murray, Steven G.; Sims, Peter H. (diciembre de 2022). "Aproximaciones analíticas de los efectos de dispersión en la cromaticidad del haz en experimentos globales de 21 cm". Radio Science . 57 (12). arXiv : 2212.04526 . doi :10.1029/2022RS007558. ISSN  0048-6604.
  5. ^ Barkana, Rennan (1 de marzo de 2018). "Posible interacción entre bariones y partículas de materia oscura revelada por las primeras estrellas". Nature . 555 (7694): 71–74. arXiv : 1803.06698 . Bibcode :2018Natur.555...71B. doi :10.1038/nature25791. ISSN  1476-4687. PMID  29493590. S2CID  4391544.
  6. ^ Melia, Fulvio (15 de marzo de 2021). "Absorción anómala de 21 cm a altos corrimientos al rojo". The European Physical Journal C . 81 (3): 230. arXiv : 2103.04241 . doi :10.1140/epjc/s10052-021-09029-4. ISSN  1434-6052.
  7. ^ Singh, Saurabh; Nambissan T., Jishnu; Subrahmanyan, Ravi; Udaya Shankar, N.; Girish, BS; Raghunathan, A.; Somashekar, R.; Srivani, KS; Sathyanarayana Rao, Mayuri (28 de febrero de 2022). "Sobre la detección de una señal del amanecer cósmico en el fondo de radio". Astronomía de la Naturaleza . 6 (5): 607–617. arXiv : 2112.06778 . doi :10.1038/s41550-022-01610-5. ISSN  2397-3366. S2CID  245124294.Compartido
  8. ^ Castelvecchi, Davide (28 de febrero de 2022). "¿Vieron los astrónomos indicios de las primeras estrellas? Un experimento pone en duda una afirmación audaz". Nature . doi :10.1038/d41586-022-00577-7. PMID  35228734.

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