A África do Sul está se tornando um dos centros de radioastronomia mais importantes do mundo, graças em grande parte ao seu papel como co-apresentador do Square Kilometer Array (SKA). Agora está sendo revelado um novo telescópio que será construído no site SKA South Africa no Karoo. O projeto de Intensidade de Hidrogênio e Análise em Tempo Real (HIRAX) é uma colaboração internacional liderada por cientistas da Universidade de KwaZulu-Natal. The Conversation Africa conversou com o líder do projeto, Professor Kavilan Moodley, sobre os objetivos científicos do HIRAX.

O que o HIRAX fará, e como?

É uma matriz de interferômetro que será composta por 1024 antenas de 6 metros. Matrizes de interferômetros são muito legais porque combinam sinais de muitos telescópios para fornecer a resolução de um telescópio maior.

O HIRAX tem dois objetivos científicos principais:estudar a evolução da energia escura rastreando o gás hidrogênio neutro nas galáxias, e para detectar e localizar flashes de rádio misteriosos chamados rajadas de rádio rápidas.

A energia escura é uma força misteriosa que impulsiona a expansão acelerada de nosso universo. O HIRAX pode estudá-lo usando uma régua cósmica exclusiva fornecida pela natureza, chamadas oscilações acústicas bariônicas. Eles foram gerados no início do universo, que era uma sopa quente e densa de partículas e luz. Pequenas irregularidades deram origem a ondas sonoras nesta sopa primordial.

Essas ondas carregaram matéria enquanto viajavam até um momento em que matéria e luz se separaram, distribuindo matéria em um padrão muito característico. O gás hidrogênio neutro é um grande traçador da distribuição de matéria do universo. Este hidrogênio neutro emite um sinal a 1420 MHz, que se encontra na faixa de frequências utilizadas pelas redes celulares e canais de televisão UHF; o sinal é estendido para frequências mais baixas à medida que o universo se expande.

O HIRAX operará entre 400 e 800 MHz, permitindo mapear o hidrogênio neutro no universo entre 7 e 11 bilhões de anos atrás. Estudar as características da energia escura durante este período tem o potencial de desvendar suas propriedades, já que este é um momento vital em que a energia escura se tornou o principal componente do universo e acelerou sua expansão.

A segunda área de foco envolve um brilho misterioso, flashes de milissegundos que os cientistas chamam de rajadas rápidas de rádio. Os cientistas não sabem o que causa isso. Eles também são difíceis de detectar e localizar, pois são tão breves e a maioria dos telescópios só observa uma pequena região do céu.

O grande campo de visão do HIRAX permitirá que ele observe grandes porções do céu diariamente - então, quando os flashes acontecerem, o instrumento terá maior probabilidade de vê-los. Esperamos que ele veja até uma dúzia desses flashes por dia; para colocar isso em perspectiva, apenas algumas dezenas no total foram observadas.

E o HIRAX adicionará a capacidade única de ser capaz de descobrir exatamente onde no céu essas rápidas rajadas de rádio ocorrem, trabalhando com vários outros países da África Austral para construir matrizes estabilizadoras de 8 pratos. Esses, em combinação com a matriz principal, ajudará a localizar essas explosões dentro de suas galáxias hospedeiras.

Parece que o HIRAX irá coletar grandes quantidades de dados?

Ele precisará coletar grandes quantidades de dados a uma taxa de cerca de 6,5 Terabits por segundo. Isso é comparável a toda a largura de banda internacional da África. Por isso, A HIRAX precisa projetar e fabricar pratos de alta precisão, receptores e outra instrumentação; estamos trabalhando com empresas locais neste desafio.

Em seguida, a equipe precisará descobrir maneiras inteligentes de comprimir, armazene e analise esses dados. Isso exigirá hardware e software de big data.

Esperamos que as habilidades de design e fabricação necessárias para equipar o HIRAX adequadamente abram muitas oportunidades para as indústrias locais na região em torno do projeto SKA.

Este é um projeto SKA, ou totalmente separado, mas usando espaço e tecnologia no SKA?

O projeto surgiu como uma resposta do UKZN e suas instituições parceiras a uma convocação de projetos institucionais emblemáticos da National Research Foundation. Portanto, é independente do SKA e de seu precursor, o MeerKAT - mas se beneficiará muito com o investimento sul-africano no projeto SKA, o que lhe dá acesso a uma excelente infraestrutura hospedada pelo Observatório Sul-Africano de Radioastronomia.

Ao compartilhar um local com MeerKAT no site SKA da África do Sul, O HIRAX será capaz de conduzir ciência em céus "claros pelo rádio" em sua ampla faixa de frequência; legislação foi introduzida para limitar a interferência de radiofrequência no site da SKA SA. Também é um ótimo espaço porque permite o acesso ao céu meridional coberto por outros levantamentos cosmológicos e, por sua vez, mais da galáxia onde encontraremos pulsares.

Ser parte do "parque de rádio Karoo" permitirá que o HIRAX se agregue à engenharia e infraestrutura de radioastronomia da África do Sul. Essa infraestrutura e a ciência resultante aumentarão a reputação da África do Sul como líder global em radioastronomia.

O HIRAX também contribuirá para treinar a próxima geração de cientistas para o SKA; os alunos que trabalham no projeto serão treinados em todos os aspectos do telescópio, da engenharia à ciência. Os alunos que constroem hardware também estão envolvidos na análise de dados, que fornece um ambiente especial para o treinamento de futuros especialistas em radioastronomia.

Finalmente, existem fortes sinergias científicas com o MeerKAT (que foi lançado oficialmente em julho de 2018). Se o HIRAX descobrir novos pulsares interessantes, por exemplo, O MeerKAT pode conduzir observações de acompanhamento de tempo em frequências mais altas.

Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.