Ciencias

UofT PhD investiga la caja negra de la astronomía: las primeras estrellas del universo

Cuando era niña, Margaret Ikape tenía una vista privilegiada de las estrellas en su ciudad natal de Lagos, Nigeria.

“Cuando era muy joven vi una estrella fugaz. Y eso me hizo mirar mucho más el cielo nocturno”, dice Ikape. Recuerda haber pensado: «¿Puedo contar todas las estrellas? ¿Puedo realmente ir a una estrella? ¿Cómo sería si realmente pudiera ir a una estrella? ¿Cuánto tiempo tomaría?».

Hoy en día, Ikape sigue mirando las estrellas con la misma curiosidad, aunque estén mucho más lejanas. Un investigador doctoral En el Instituto Dunlap de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Toronto y en el Departamento de Astronomía y Astrofísica David A. Dunlap, está trabajando para contar la historia de las primeras estrellas del universo y cómo influyeron en todo lo que siguió.

La teoría predice que la luz ultravioleta de las primeras estrellas era tan poderosa que ionizó (o dividió) algunos de los primeros átomos de hidrógeno en protones y electrones. Este período de la historia cósmica se conoce como la Época de Reionización (EoR). Durante este período comenzaron a formarse las primeras estrellas y galaxias, y con ellas el universo tal como lo conocemos hoy.

Ikape está trabajando para determinar las propiedades de estas primeras estrellas, como su tamaño y el tiempo que tardó en reionizarse. “Este período es como una caja negra del conocimiento astronómico. Sabemos que esto sucedió porque el universo hoy está ionizado, pero no conocemos muchos detalles al respecto”, dice Ikape.

Una representación de la evolución del universo a lo largo de 13,77 mil millones de años (imagen del equipo científico NASA/WMAP)

Los telescopios ópticos actuales no pueden ver lo suficientemente lejos como para capturar el EoR, por lo que Ikape utiliza miles de simulaciones por computadora para reimaginarlo y probar teorías en una especie de caja de arena virtual moldeada por lo que sabemos sobre el universo. Algunas de estas simulaciones requieren una potencia de procesamiento significativa y deben ejecutarse en el grupo informático «Helen», que lleva el nombre del renombrado astrónomo canadiense. Helen SawyerHogg.

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Ikape también aprende sobre la EoR estudiando la primera luz emitida en el universo, el Fondo Cósmico de Microondas (CMB). A medida que la luz del CMB viaja a la Tierra, atraviesa todo lo que hay entre nosotros y el punto de la historia cósmica en el que se emitió el CMB, aproximadamente 380.000 años después del Big Bang. Ikape puede aislar cómo la EoR afectó la luz del CMB y analizarlo para contarnos más sobre este período.

«El trabajo de Margaret conecta modelos y simulaciones de cómo las primeras estrellas del universo iluminaron e ionizaron el gas circundante con nuestras observaciones de la luz cósmica de microondas, por lo que ella es la detective que reconstruye la historia», dice la profesora asociada Renée Hložek, PhD de Ikape. Supervisor.

Ikape predijo que una nueva generación de telescopios revelará más detalles sobre este misterioso período y las primeras estrellas del universo, incluido el Observatorio Simons y el experimento de fondo cósmico de microondas de cuarta generación, o CMB-S4. Es coautora de una investigación que predice que CMB-S4 ayudará a los científicos a determinar cuándo comenzó la EoR y cuánto duró.

Un mapa de calor de las fluctuaciones de temperatura en el CMB de la Sonda de Anisotropía de Microondas Wilkinson (WMAP) de nueve años de duración (foto de NASA/WMAP)

Cuando no está desentrañando los misterios de estrellas distantes, Ikape participa en iniciativas de divulgación sobre el terreno.

Ella es instructora con el Escuela Panafricana para Astrónomos Emergentesuna escuela de un semestre de duración para astrónomos emergentes en África que tiene como objetivo presentar a los estudiantes universitarios de astronomía las prácticas de investigación y las trayectorias profesionales en este campo, y participó en su programa inaugural en Zambia en 2022.

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En Toronto, Ikape fue recientemente orador en el Astronomía disponible y ha realizado presentaciones sobre astronomía en bibliotecas, escuelas secundarias e incluso residencias de ancianos.

«Tenemos suerte de tener estudiantes como Margaret en el Instituto Dunlap; ella combina su curiosidad científica con la pasión por compartir lo que aprende con la comunidad en general y formar a la próxima generación de mentes brillantes», dice Hložek.

“El universo me fascina mucho y me emociono mucho cada vez que pienso en ello”, dice Ikape. «Así que creo que todo el mundo debería saberlo».

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