Es el denominado proyecto QUIJOTE, que revela con precisión la estructura del campo magnético de la Vía Láctea para comprender mejor el nacimiento de nuestro universo
12 de enero de 2023
Un equipo de investigadores del Grupo de Cosmología Observacional e Instrumentación del Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-UC) participa en el
experimento QUIJOTE, una colaboración liderada por el
Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), que ha logrado conocer con precisión la estructura del campo magnético de nuestra galaxia y ayudará a comprender los procesos energéticos que tuvieron lugar en el nacimiento del Universo.
Los resultados se han publicado hoy en la revista
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).
QUIJOTE es el resultado de una colaboración científica liderada por el IAC, y en la que participa el Departamento de Ingeniería de Comunicaciones (DICOM) de la Universidad de Cantabria (UC), el Observatorio Jodrell Bank de la Universidad de Manchester, el Laboratorio Cavendish (Cambridge), la compañía IDOM, y el Grupo de Cosmología Observacional e Instrumentación del IFCA, donde la investigadora
Elena de La Hoz y el investigador
Diego Herranz trabajan desde hace meses.
Después de diez años desde la primera observación del cielo del hemisferio norte en el rango de las microondas, la colaboración QUIJOTE ha presentado ahora, a lo largo de 6 artículos científicos,
la descripción más precisa hasta la fecha de la polarización de los procesos de emisión en microondas de nuestra galaxia. Se trata de una ventana de observación nunca antes explorada realizada desde el Observatorio del Teide a través de dos telescopios, donde se ha logrado observar el cielo en el dominio de las microondas.
La información extraída
ha sido posible gracias a los datos obtenidos con el instrumento multifrecuencia ‘MFI’, que se añade a la obtenida ya por misiones espaciales como Planck y WMAP, dedicadas al estudio del fondo cósmico de microondas (FCM), es decir, la radiación fósil que procede del Big Bang.
Mapa de la emisión polarizada en microondas en el hemisferio norte medido por QUIJOTE. / Experimento QUIJOTE
“Estos mapas proporcionan una descripción detallada del cielo en un nuevo rango de frecuencia, de 10 a 20 GHz, complementario a las misiones espaciales que previamente han observado el cielo en microondas, como Planck (ESA) y WMAP (NASA)”, afirma
José Alberto Rubiño, responsable científico de QUIJOTE e investigador principal del proyecto europeo RADIOFOREGROUNDS. “Hemos caracterizado con una precisión sin precedentes la polarización de la emisión sincrotrón de nuestra galaxia, que es el resultado de la emisión de partículas cargadas que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz en el seno del campo magnético galáctico. Estos mapas, resultado de casi 9.000 horas de observación, son una herramienta única para estudiar el magnetismo en el Universo”, añade.
Una radiación fósil
El FCM es una
radiación fósil que proviene de los primeros instantes del universo y que observamos hoy en ondas de radio. Este tipo de radiación se estudia porque, “investigando sus propiedades de polarización, pretendemos encontrar la huella indirecta de la existencia de ondas gravitacionales generadas tras el Big Bang”, comenta
Ricardo Génova-Santos, investigador del IAC.
Para acceder a esa primera señal del origen del universo, la comunidad científica elimina el velo de emisión asociado a nuestra galaxia, y los nuevos mapas de QUIJOTE proporcionan una herramienta que realiza esa tarea. “Uno de los resultados más interesantes que hemos encontrado es que la emisión sincrotrón polarizada de nuestra galaxia es mucho más variable espacialmente de lo que se pensaba”, explica
Elena de la Hoz, investigadora del IFCA. “Los resultados obtenidos constituyen una referencia para ayudar a experimentos futuros a detectar la señal cosmológica”, añade.
“La detección de dicha señal cosmológica, un patrón muy específico en la polarización del fondo de microondas asociado a la presencia de ondas gravitacionales generadas durante la denominada época inflacionaria, abriría una nueva ventana a la Física fundamental —subraya Rubiño—, permitiendo explorar escalas de energía billones de veces superiores a las que se pueden explorar actualmente desde la Tierra con aceleradores de partículas”. Y añade: “Su estudio nos permitiría comprender los procesos energéticos que tuvieron lugar en el nacimiento del Universo”.
En color se muestra la emisión polarizada de las microondas medida por QUIJOTE. / Experimento QUIJOTE
Emisión anómala de microondas
Los nuevos datos de QUIJOTE son también una herramienta única para estudiar la
emisión anómala de microondas, un tipo de emisión que se detectó por primera vez hace unos 25 años, y que se piensa que está producida por la rotación de partículas de polvo muy pequeñas del medio interestelar, que tienden a orientarse por la presencia del campo magnético galáctico.
“Las propiedades de polarización de estas emisiones tienen que ser caracterizadas y entendidas en detalle para poder descontaminar los mapas de la polarización del FCM para la cosmología”, sostiene
Frederick Poidevin, investigador del IAC. “Con los nuevos datos de QUIJOTE hemos mejorado nuestra comprensión de la emisión anómala en múltiples regiones de nuestra galaxia", apunta
Denis Tramonte, investigador del
Purple Mountain Observatory (PMO-CAS, China).
El Observatorio del Teide pertenece al Instituto de Astrofísica de Canarias y, junto con el Observatorio del Roque de Los Muchachos, forman el conjunto observacional del Observatorio Norte Europeo./ Daniel López
700 fuentes de ondas galácticas
Los mapas de QUIJOTE han permitido estudiar la emisión de microondas proveniente del centro galáctico. Recientemente, se ha detectado en esta región un exceso de emisión en microondas de origen aún desconocido, que podría estar asociado a procesos de decaimiento de partículas de materia oscura. “Con QUIJOTE hemos confirmado la existencia de ese exceso de emisión y encontramos evidencia de que dicha señal podría estar polarizada. Esta información es esencial para entender la naturaleza de dicha emisión”, comenta
Federica Guidi, investigadora del
Institut d'Astrophysique de Paris (IAP, Francia).
Finalmente, los nuevos mapas del experimento han permitido realizar un estudio sistemático de
más de 700 fuentes de emisión en radio y microondas, tanto de
origen galáctico como extragaláctico. “Para unas 40 de estas fuentes en las que se ha detectado emisión polarizada, el estudio de sus propiedades de emisión concuerda con las predicciones de los modelos que existían en la literatura”, comenta
Diego Herranz, investigador del IFCA.
IAC Comunicación / IFCA Comunicación
Más información:
Los mapas de QUIJOTE están disponibles públicamente a través de:
-Web de QUIJOTE:
https://research.iac.es/proyecto/quijote/
-Web de RADIOFOREGROUNDS:
http://www.radioforegrounds.eu/
