Miden por primera vez efecto del movimiento de la Tierra en el UniversoLetra y voz libre

Agencias/Ciudad de México.- Utilizando los datos de MeerKAT, un equipo internacional ha compilado el mayor catálogo de fuentes de radio de cualquier estudio de este observatorio, ubicado en Sudáfrica, realizado hasta la fecha.

Con este catálogo, pudieron realizar una medición del dipolo de radio cósmico, un efecto cosmológico que surge del movimiento de la Tierra a través del universo y proporciona una prueba importante de las teorías de la cosmología a las mayores escalas.

El nuevo catálogo y los resultados científicos que acompañan al estudio se describen en un artículo publicado en el servidor de preimpresión arXiv y han sido aceptados para su publicación en Astronomy & Astrophysics.

Al mirar el cielo en longitudes de onda de radio, en lugar de las estrellas, se ven predominantemente galaxias que están extremadamente lejanas. La observación del cielo en radio ofrece una ventana sin obstáculos a la evolución de las galaxias, los agujeros negros y el gas en el universo, y también puede mostrar cómo se ve el universo en las escalas más grandes.

El estudio de líneas de absorción MeerKAT (MALS) ha producido imágenes extremadamente sensibles que detectan cerca de un millón de fuentes de radio desde 391 puntos de observación del telescopio.

The MeerKAT Absorption Line Survey

A million radio sources probe the motion of the solar system and provide a fundamental test of cosmology

Read morehttps://t.co/WrEXdRvYly pic.twitter.com/XAUGMy6FNH

— SARAO – South African Radio Astronomy Observatory (@SKA_Africa) September 6, 2024

Es el catálogo más grande producido por un estudio MeerKAT hasta el momento, uno de los pocos catálogos de radio con un millón o más de fuentes. Debido a su enfoque en la profundidad en lugar de la cobertura del cielo, se han detectado muchas fuentes por primera vez.

“La profundidad y la extensión de este catálogo de continuos ocupa una posición única entre los estudios modernos de radiocontinuos. La publicación permitirá a la comunidad abordar una amplia gama de cuestiones asociadas con la evolución de las galaxias y el universo”, dice en un comunicado Neeraj Gupta, astrónomo del Centro Interuniversitario de Astronomía y Astrofísica (IUCAA) e investigador principal del proyecto MALS.

Para obtener estas imágenes profundas a partir de las grandes cantidades de datos brutos producidos por MeerKAT, se mantiene un sofisticado sistema de procesamiento y una instalación de almacenamiento de datos en el IUCAA en la India. Las imágenes y los catálogos fueron analizados y preparados para su publicación en el Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR) en Alemania por Jonah Wagenveld, autor principal del artículo presentado aquí.

Este gran catálogo ha permitido al equipo de MALS realizar una medición del dipolo cósmico, un efecto sutil causado por el movimiento del sistema solar a través del universo. Este efecto hace que las fuentes parezcan más numerosas en la dirección de ese movimiento y menos numerosas en la dirección opuesta.

La dirección y magnitud del movimiento de la Tierra a través del universo se habían establecido previamente mediante mediciones del fondo cósmico de microondas. Sin embargo, muchas mediciones han demostrado que la magnitud del efecto dipolar cósmico, que debería estar directamente relacionado con la velocidad de ese movimiento, es mucho mayor que la predicha.

The MeerKAT Absorption Line Survey Data Release 2: Wideband continuum catalogues and a measurement of the cosmic radio dipole. J. D. Wagenveld et. al. https://t.co/OKA0rTcoA3 pic.twitter.com/6d0tlqP6N5

— AstroArxiv (@AstroArxiv) August 30, 2024

Esto sugiere que el dipolo podría no estar causado únicamente por la velocidad del movimiento, sino por una verdadera diferencia en la densidad de fuentes en diferentes direcciones en el cielo, algo que no debería suceder según los modelos cosmológicos.

Sorprendentemente, la nueva medición MALS está alineada con las predicciones. Si bien aún no se sabe por qué es así, puede estar relacionado con el diseño del estudio, que cubre pequeñas áreas del cielo a un nivel muy profundo en lugar de la cobertura más amplia pero menos profunda del cielo de otros estudios de radio. Como consecuencia, muchas “galaxias normales” débiles están presentes en el catálogo profundo, lo que sin duda influye en la medición del dipolo.

“Medir el dipolo es una prueba cosmológica extremadamente importante y puede decirnos si nuestras suposiciones fundamentales sobre la estructura del universo son correctas”, explica Jonah Wagenveld, astrónomo del MPIfR y autor principal del artículo.

Sin embargo, el misterio está lejos de resolverse y futuros catálogos más grandes, ya sea de MALS que utilice la banda UHF de menor frecuencia de MeerKAT o de futuros observatorios, tendrán que diseccionar estos hallazgos y resolver la tensión.

“El procesamiento consistente y automatizado fue esencial para tener un buen manejo de los efectos sutiles en los datos que afectarían negativamente la precisión de nuestras mediciones. Este nuevo estudio es el trampolín para futuros estudios de radio a gran escala, con el Square Kilometer Array y el Deep Synoptic Array”, señala Hans-Rainer Klöckner, investigador del MPIfR que conceptualizó el uso de MALS para la medición de dipolos.

Presentaron la segunda publicación de datos del estudio de líneas de absorción MeerKAT (MALS), que consta de catálogos de continuo de banda ancha de 391 puntos observados en la banda L. El catálogo de banda ancha completo cubre 4344 grados cuadrados de cielo, alcanza una profundidad de haz de 10 μJy y contiene 971 980 fuentes. Con su equilibrio entre la profundidad del estudio y la cobertura del cielo, MALS DR2 cubre cinco órdenes de magnitud de densidad de flujo, presentando una visión robusta de la población de fuentes de radio extragalácticas hasta 200 μJy.

Utilizando este catálogo, realizamos una medición del radiodipolo cósmico, una anisotropía en el número de fuentes de radio con respecto al fondo cósmico, análoga al dipolo encontrado en el fondo cósmico de microondas (CMB). Para esta medición, presentamos la caracterización de las propiedades de completitud y ruido del catálogo, y mostramos que una sistemática dependiente de la declinación afecta la densidad numérica de fuentes débiles. En la medición del dipolo en el catálogo MALS, recuperamos mediciones razonables del dipolo una vez que modelamos la sistemática de declinación con un ajuste lineal entre el tamaño del eje mayor del haz restaurador y la cantidad de fuentes de cada apuntamiento.

Los resultados finales son consistentes con el dipolo CMB en términos de dirección y amplitud, a diferencia de muchas mediciones recientes del dipolo de radio cósmico realizadas con otros catálogos de longitudes de onda centimétricas, que generalmente muestran una amplitud significativamente mayor. Este resultado demuestra el valor de las mediciones del dipolo con estudios de radio más profundos y dispersos, ya que la población de fuentes débiles investigadas puede haber tenido un impacto significativo en el dipolo medido.