Como a matéria é distribuída dentro do nosso universo? E qual é a misteriosa substância conhecida como energia escura feita? Hirax, uma nova matriz de telescópio grande compreendendo centenas de pequenos telescópios de rádio, deve fornecer algumas respostas. Entre esses instrumentais no desenvolvimento do sistema são físicos de Eth Zurich.
“É um projeto emocionante”, diz Alexandre Refestier, professor de física em Eth Zurich, enquanto considera a visualização futurista da África do Sul. A imagem mostra uma cena no meio da Karoo Semideideert, longe de assentamentos maiores, com linhas em filas de mais de 1.000 refletores parabólicos, todos direcionados para o mesmo ponto. À primeira vista, pode-se supor que esta é uma estação de energia solar, mas na verdade é um grande telescópio de rádio que nos próximos anos deve fornecer aos cosmologistas com novos insights sobre a maquiagem e a história do nosso universo.
Elemento chave: hidrogênio
Hirax representa “intensidade de hidrogênio e experiência em análise em tempo real” e marca o início de um novo capítulo na exploração do universo. O novo grande telescópio coletará sinais de rádio dentro de uma faixa de frequência de 400 a 800 MHz. Esses sinais permitirão medir a distribuição do hidrogênio no universo em larga escala. “Se pudermos usar hidrogênio, o elemento mais comum no universo, para descobrir como é a matéria distribuída no espaço, poderíamos tirar conclusões sobre o que a matéria escura e a energia escura são feitas”, explica Refreged.
Energia escura e matéria escura são dois componentes misteriosos que juntos compõem a grande maioria do universo. Eles desempenham um papel importante na formação de estruturas e na expansão acelerada do universo. Mas os especialistas permanecem intrigados sobre exatamente o que a energia escura e a matéria escura são feitas. A HIRAX deve ajudar a casa na natureza precisa desses dois componentes. Os pesquisadores também esperam que o novo sistema entregue insights sobre explosões e pulsaristas de rádio rápidos.
Combinando centenas de sinais individuais
Não apenas refrégio e sua equipe estarão envolvidos na análise científica dos dados, o professor também está ajudando a desenvolver o novo sistema junto com seu pós-doc Davin Crinchton e engenheiro Thierry Viant. “A Hirax é uma empresa notável, não apenas de um ponto de vista científico, mas também porque representa um desafio tecnológico significativo”, diz Refégio. Como parte de seu subprojeto em colaboração com os cientistas da Universidade de Genebra, os pesquisadores da ETR estão desenvolvendo o que é conhecido como correlator digital, que combinará os sinais registrados por cada um dos telescópios de aproximadamente seis metros. “Em vez de consistir em um único grande telescópio, a matriz Hirax é composta de numerosos telescópios de rádio menores que estão correlacionados entre si”, diz Refégio. “Isso nos permite construir um telescópio com uma superfície de coleta e resolução muito maior que um dispositivo de medição com apenas um refletor parabólico”.
Testado na Suíça.
Os físicos testaram pela primeira vez a tecnologia para o corretor digital na Suíça usando um sistema piloto. Para isso, eles usaram os dois telescópios históricos de rádio alojados na Facilidade Bleien no cantão suíço de Aargau. Eles agora usarão os resultados desses testes para desenvolver um corretor digital capaz de vincular 256 refletores. “O telescópio HIRAX está sendo configurado em etapas, o que nos permite desenvolver e refinar a tecnologia que precisamos como chegamos”, diz Refégio. O financiamento necessário para este subprojeto foi recentemente protegido.
Para o seu correlador digital, os físicos da ETH Zurich estão usando unidades de processamento gráficos de alto desempenho que foram originalmente desenvolvidos para aplicações de vídeo e jogos. Os pesquisadores também estão quebrando novos terrenos quando se trata de calibração. Para sincronizar os sinais de medição recebidos pelas antenas individuais, eles usam um sinal de rádio transmitido por um drone. É crucial identificar a posição desses sinais para que o telescópio possa fornecer a precisão necessária.
Um local ideal
Não é por acaso que o telescópio HIRAX está sendo instalado no Karoo SemideSert. Como área protegida, ainda é em grande parte livre de sinais disruptivos de antenas de comunicações móveis. “Na verdade, é bastante irônico”, diz Refégio. “Por um lado, a tecnologia de comunicação móvel é uma ajuda maciça no desenvolvimento de telescópios. Por outro lado, essa mesma tecnologia torna a vida difícil para astrônomos de rádio, porque as antenas de comunicação móvel transmitem dentro de intervalos de frequência semelhantes.
Outra razão pela qual a região de Karoo é uma localização ideal é que isso também é onde a parte da matriz quadrada planejada será erguida. Uma vez concluída, este será o maior telescópio de rádio do mundo, conectando sistemas na África do Sul e na Austrália e representando mais um salto gigante para a frente na astronomia de rádio. “Apesar de sua posição remota, a localização do Karoo está bem conectada por linhas de energia e dados”, diz Refégio. A este respeito, a empresa apresenta um desafio porque o novo telescópio gerará 6,5 terabytes de dados a cada segundo. “É por isso que vamos instalar o corretor digital diretamente no local, para que a quantidade de dados possa ser reduzida antes de ser enviada para outro lugar para processamento adicional”, diz Refégio.
Abrindo a porta para o próximo projeto de grande escala
Uma colaboração entre inúmeras outras universidades de diferentes países, o projeto Hirax também é importante em relação à política de pesquisa. Primeiro, fortalece a colaboração entre a África do Sul e a Suíça, permitindo que jovens cientistas do primeiro realizem pesquisas nestes últimos. Segundo, refrigiador diz que é grato que o trabalho que estamos fazendo no desenvolvimento da HIRAX está abrindo a porta da Suíça na matriz de quilômetros quadrados: “Isso significa que podemos fazer a nossa parte para garantir que as universidades suíças estejam envolvidas neste pioneiro projeto e pode acompanhar os últimos desenvolvimentos na astronomia de rádio “.
Publicado em 01/06/2021 02h33
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