Astrónomos crean nuevo mapa de microondas de la Vía Láctea y más allá
Por la Real Sociedad Astronómica
12 de enero de 2023.
Mapa de emisión de microondas polarizadas en el hemisferio norte medido por QUIJOTE. El patrón de cortinas representa la dirección del campo magnético galáctico. La escala de colores representa la intensidad de la emisión. Crédito: Colaboración QUIJOTE
Un equipo internacional de científicos ha mapeado con éxito el campo magnético de nuestra galaxia, la Vía Láctea, utilizando telescopios que observan el cielo en el rango de microondas. La nueva investigación se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
El equipo utilizó la Colaboración QUIJOTE (QUI JOint TEnerife), ubicada en el Observatorio del Teide en Tenerife en las Islas Canarias. Se trata de dos telescopios de 2,5 m de diámetro, que observan el cielo en la parte de microondas del espectro electromagnético.
Liderado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), el mapeo comenzó en 2012. Casi una década después, la Colaboración ha presentado una serie de 6 artículos científicos, dando la descripción más precisa hasta la fecha de la polarización de la emisión de la Vía Láctea. Forma en longitudes de onda de microondas. La polarización es una propiedad de las ondas transversales, como las ondas de luz, que especifica la dirección de las oscilaciones de las ondas y significa la presencia de un campo magnético.
Los estudios complementan misiones espaciales anteriores dedicadas al estudio de la radiación de fondo de microondas cósmica (CMB), la radiación fósil dejada por el Big Bang, que proporcionó una visión detallada de la historia temprana del cosmos.
Además de cartografiar la estructura magnética de la Vía Láctea, los datos de QUIJOTE también han resultado útiles en otros escenarios. Los nuevos datos también son una herramienta única para estudiar la emisión anómala de microondas (AME), un tipo de emisión detectada por primera vez hace 25 años. Se cree que AME se produce por la rotación de partículas muy pequeñas de polvo en el medio interestelar, que tienden a orientarse por la presencia del campo magnético galáctico.
Los nuevos resultados permitieron al equipo obtener información sobre la estructura del campo magnético de la Vía Láctea, además de ayudar a comprender los procesos energéticos que tuvieron lugar cerca del nacimiento del Universo. Para medir las señales de esa época, los científicos primero deben eliminar el velo de emisión asociado con nuestra galaxia. Los nuevos mapas proporcionados por QUIJOTE hacen precisamente eso, permitiéndonos comprender mejor estas escurridizas señales del Universo más amplio.
Experimento QUIJOTE en el Observatorio del Teide (Tenerife, España). Crédito: Daniel López / IAC.
Los mapas de QUIJOTE también han permitido estudiar un exceso de emisión de microondas detectado recientemente en el centro de nuestra Galaxia. Actualmente se desconoce el origen de esta emisión, pero podría estar relacionado con los procesos de descomposición de las partículas de materia oscura. Con QUIJOTE, el equipo ha confirmado la existencia de este exceso de radiación, y ha encontrado alguna evidencia de que podría estar polarizada.
Finalmente, los nuevos mapas de QUIJOTE han permitido el estudio sistemático de más de 700 fuentes de emisión en radio y microondas, tanto de origen galáctico como extragaláctico, por lo que los datos están ayudando a los científicos a descifrar señales que llegan más allá de nuestra galaxia, incluida la radiación de fondo de microondas cósmica.
“Estos nuevos mapas dan una descripción detallada en un nuevo rango de frecuencias, de 10 a 40 GHz, complementando los de misiones espaciales como Planck y WMAP”, comenta José Alberto Rubiño, científico principal de la Colaboración QUIJOTE. "Hemos caracterizado la emisión de sincrotrón de nuestra galaxia con una precisión sin precedentes. Esta radiación es el resultado de la emisión de partículas cargadas que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz dentro del campo magnético galáctico. Estos mapas, el resultado de casi 9.000 horas de observación, son una herramienta única para estudiar el magnetismo en el Universo”, añade.
“Uno de los resultados más interesantes que hemos encontrado es que la emisión de sincrotrón polarizado de nuestra Galaxia es mucho más variable de lo que se pensaba”, comenta Elena de la Hoz, investigadora del Instituto de Física de Cantabria (IFCA). "Los resultados que hemos obtenido son una referencia para ayudar a futuros experimentos a realizar detecciones fiables de la señal CMB", añade.
"La evidencia científica sugiere que el Universo pasó por una fase de rápida expansión, llamada inflación, una fracción de segundo después del Big Bang. Si esto es correcto, esperaríamos encontrar algunas consecuencias observables cuando estudiemos la polarización del microondas cósmico. Es difícil medir esas características esperadas, porque tienen una amplitud pequeña, pero también porque son menos brillantes que la emisión polarizada de nuestra galaxia", señala Rubiño. "Sin embargo, si finalmente los medimos, tendremos información indirecta de las condiciones físicas en las etapas más tempranas de nuestro Universo, cuando las escalas de energía eran mucho más altas que las que podemos acceder o estudiar desde la tierra. Esto tiene enormes implicaciones para nuestra comprensión de la física fundamental".
"Los mapas de QUIJOTE también han permitido estudiar la emisión de microondas del centro de nuestra Galaxia. Recientemente se ha detectado un exceso de emisión de microondas en esta región, cuyo origen se desconoce, pero cuyo origen podría estar relacionado con los procesos de decaimiento de partículas de materia oscura. Con QUIJOTE hemos confirmado la existencia de este exceso de radiación, y hemos encontrado alguna evidencia de que podría estar polarizada”, comenta Federica Guidi, investigadora del Institut d'Astrophysique de París (IAP, Francia).
El trabajo aparece en "Resultados científicos de QUIJOTE: IV. Un estudio del cielo del norte en intensidad y polarización a 10–20 GHz con el instrumento multifrecuencia", Rubiño-Martin et al., publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Fuente:
https://phys.org/news/2023-01-astronomers-microwave-milky.html