South Pole Telescope îi ajută pe oamenii de ştiinţă din cadrul Argonne National Laboratory să studieze perioadele timpurii ale Universului. Pentru fizicianul Clarence Chang din cadrul Argonne National Laboratory al U.S. Department of Energy (DOE) studiul primilor ani ai Universului reprezintă activitatea sa de zi cu zi.
Chang a ajutat la proiectarea şi funcţionarea unor componente din cadrul South Pole Telescope care face parte dintr-un proiect care are drept scop observarea cerului nopţii cu ajutorul unui telescop uriaş pentru a urmări radiaţia foarte slabă ce provine dintr-o perioadă timpurie a Universului şi care încă călătoreşte prin spaţiul cosmic.
Oamenii de ştiinţă din cadrul South Pole Telescope măsoară radiaţia cosmică care călătoreşte prin spaţiu încă din primele zile ale Universului. Credit: Daniel Luong-Van, National Science Foundation.
„Practic, ceea ce căutăm este lumina din amurg a Big Bang-ului", a declarat Chang.
În urma Big Bang-ului toată materia din Univers era compusă din particule fierbinţi aglomerate într-un volum foarte mic şi lumină. Cu trecerea timpului Universul a început să se extindă şi să se răcească, iar lumina intensă din acea perioadă şi-a început călătoria prin spaţiu. Aceasta îşi continua şi în prezent călătoria şi ne loveşte în permanenţă. Ea are o caracteristică foarte distinctă a radiaţiilor. „Noi o numim radiaţia cosmică de fond şi ea este, în esenţă, un instantaneu al Universului aşa cum arăta acesta după aproximativ 400.000 de ani de la momentul Big Bang", a spus Chang.
Există o mulţime de lucruri pe care încă nu le ştim despre Universul timpuriu. Ne referim aici în special la materia întunecată şi energia întunecată care par să reprezinte 95% din Univers şi despre care ştim foarte puţin. Cartografierea radiaţiei cosmice de fond ar putea să ajute la înţelegerea acestor forme întunecate ale Universului.
„Fotonii din cadrul radiaţiei cosmice de fond au călătorit atât de mult încât unii dintre ei s-au ciocnit de clusterele galactice timpurii pe care le-au întâlnit în drumul lor", a declarat Chang. „Noi putem detecta acest lucru deoarece în urma acestor interacţiuni fotonii au modificat semnătura radiaţiilor".
Acest lucru ne este util deoarece ştim că energia întunecată influenţează modul în care se formează clusterele galactice. Fizicienii pot înţelege care a fost influenţa energiei întunecate în procesul de formare a clusterelor galactice comparând distribuţia clusterelor galactice îndepărtate cu distribuţia celor pe care le observă în apropiere şi, de asemenea, ei pot afla ce influenţă are energia întunecată în Univers.
Majoritatea radiaţiei cosmice de fond are lungimi de undă cuprinse între un milimetru şi doi milimetri. Aceşti fotoni sunt absorbiţi de apă, astfel că pentru a-i putea prinde avem nevoie de un spaţiu foarte uscat, plat şi de preferat rece. Pe Pământ avem doar două astfel de locuri. Unul se afla în munţii din Chile, acolo unde există în prezent un proiect diferit de cartografiere a cerului, aflat în curs de desfăşurare şi celălalt se află la Polul Sud.
South Pole Telescope are un diametru de 10 m, iar Chang şi colegii săi de la Argonne National Laboratory au ajutat la construirea camerei telescopului. „Noi a trebuit să o construim singuri pentru că nimeni nu are nevoie de o cameră cu care să poată face observaţii în domeniul lungimilor de undă milimetrice", a spus el. El face parte dintr-o echipă care se deplasează periodic la Polul Sud pentru a verifica cum funcţionează camera telescopului şi pentru a efectua lucrările de întreţinere la acesta.
Diferite centre de cercetare ce fac parte din Argonne National Laboratory s-au ocupat cu dezvoltarea şi proiectarea detectoarelor pentru camera telescopului, inclusiv Center for Nanoscale Materials.
Tehnologia implicată în construcţia detectorului presupune utilizarea unui film supraconductor extrem de subţire. Deşi supraconductorii pot transporta o sarcină electrică într-un mod perfect, ei sunt extrem de sensibili la schimbările de temperatură. Când radiaţia termică provenită de la radiaţia cosmică de fond loveşte camera, ea încălzeşte filmul supraconductor şi îi modifică conductivitatea electrică. Acest lucru permite fizicienilor să înregistreze energia radiaţiilor ce provine dintr-o anume parte a cerului.
„Până acum am cartografiat o zonă a bolţii cereşti de aproximativ 2.500 de grade pătrate", a spus el. În concluzie mai avem de studiat 37.500 de grade pătrate".
South Pole Telescope este finanţat de National Science Foundation şi Office of Science al DOE. Alte instituţii implicate în această colaborare: University of Chicago, University of California din Berkeley, Case Western Reserve University, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, McGill University, University of Colorado din Boulder şi University of California din Davis.
Traducere de Cristian-George Podariu după south-pole-telescope-argonne-scientists, cu acordul editorului.
