Το Mileura Widefield Array - Demonstrator χαμηλής συχνότητας έλαβε χρηματοδότηση 4,9 εκατομμυρίων δολαρίων από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών αυτή την εβδομάδα. Το παρατηρητήριο θα κοιτάξει πίσω στο αρχαιότερο Σύμπαν, όταν υπήρχε μόνο σκοτεινή ύλη και αρχέγονο υδρογόνο. Θα πρέπει να είναι σε θέση να δει τα πρώτα μπαλώματα υψηλότερης πυκνότητας, καθώς αυτό το αέριο τραβήχτηκε μαζί για να σχηματίσει τα πρώτα αστέρια και γαλαξίες.
Ένα νέο τηλεσκόπιο που θα βοηθήσει την κατανόηση του πρώιμου σύμπαντος πλησιάζει σε κατασκευή πλήρους κλίμακας χάρη σε ένα βραβείο 4,9 εκατομμυρίων δολαρίων από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών σε μια κοινοπραξία των ΗΠΑ υπό την ηγεσία του MIT.
Το Mileura Widefield Array - Demonstrator χαμηλής συχνότητας (LFD), το οποίο κατασκευάζεται στην Αυστραλία από τις Ηνωμένες Πολιτείες και τους Αυστραλούς Συνεργάτες, θα επιτρέψει επίσης στους επιστήμονες να προβλέψουν καλύτερα τις ηλιακές εκρήξεις υπερθέρμανσης αερίου που μπορούν να παίξουν χάος με δορυφόρους, συνδέσμους επικοινωνίας και ηλεκτρικά δίκτυα. . Για την υποστήριξη των ηλιακών παρατηρήσεων, το Γραφείο Επιστημονικής Έρευνας της Πολεμικής Αεροπορίας έδωσε πρόσφατα βραβείο 0,3 εκατ. $ Στο MIT για εξοπλισμό συστοιχίας.
«Ο σχεδιασμός του νέου τηλεσκοπίου εστιάζεται σφιχτά σε πρωτοποριακά πειράματα στην αστροφυσική και την ηλιοθερμική επιστήμη. Σκοπεύουμε να αξιοποιήσουμε την τεράστια υπολογιστική ισχύ των σύγχρονων ψηφιακών ηλεκτρονικών συσκευών, μετατρέποντας χιλιάδες μικρές, απλές, φθηνές κεραίες σε ένα από τα πιο ισχυρά και μοναδικά αστρονομικά όργανα στον κόσμο », δήλωσε ο Colin J. Lonsdale, επικεφαλής του έργου στο Haystack του MIT Αστεροσκοπείο.
Οι συνεργάτες του LFD στις Ηνωμένες Πολιτείες είναι το Παρατηρητήριο Haystack, το Ινστιτούτο Αστροφυσικής και Διαστημικής Έρευνας του MIT Kavli και το Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian. Οι Αυστραλοί εταίροι περιλαμβάνουν το CSIRO Australia Telescope National Facility και μια αυστραλιανή πανεπιστημιακή κοινοπραξία με επικεφαλής το Πανεπιστήμιο της Μελβούρνης, η οποία περιλαμβάνει το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας, το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Curtin και άλλα.
Πρώτος γαλαξίας, πρώτο αστέρι
Λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν ήταν μια σχεδόν χωρίς φύση θάλασσα σκοτεινής ύλης και αερίου. Πώς σχηματίστηκαν δομές όπως ο γαλαξίας μας από αυτήν την ήπια ομοιομορφία; Με την πάροδο του χρόνου, η βαρύτητα έστρεψε αργά συμπυκνώσεις της ύλης, δημιουργώντας μπαλώματα υψηλότερης και χαμηλότερης πυκνότητας. Σε κάποιο σημείο, αρκετό αέριο συγκεντρώθηκε σε έναν αρκετά μικρό χώρο που ενεργοποιήθηκαν πολύπλοκες αστροφυσικές διαδικασίες και γεννήθηκαν τα πρώτα αστέρια.
Κατ 'αρχήν, μπορούμε να δούμε πώς και πότε συνέβη αυτό κοιτάζοντας τις πιο απομακρυσμένες άκρες του σύμπαντος, γιατί καθώς κοιτάζουμε μεγαλύτερες αποστάσεις, κοιτάμε επίσης πίσω στο χρόνο. Η εύρεση αυτών των πρώτων αστεριών και των αρχέγονων γαλαξιών μέσα στους οποίους αναφλέγονται, είναι μια πρωταρχική αποστολή του LFD.
Πώς θα το επιτύχει το τηλεσκόπιο;
Αποδεικνύεται ότι το υδρογόνο, το οποίο αποτελούσε το μεγαλύτερο μέρος της συνηθισμένης ύλης στον πρώιμο κόσμο, εκπέμπει και απορροφά αποτελεσματικά ραδιοκύματα. Αυτά τα ραδιοκύματα, που εκτείνονται από την επέκταση του σύμπαντος, μπορούν να ανιχνευθούν, να μετρηθούν και να αναλυθούν από το νέο τηλεσκόπιο. Αν εντοπίσουμε τις διακυμάνσεις της φωτεινότητας σε ευρύτατο μήκος ουρανού σε αυτά τα μήκη κύματος, μπορούμε να ανακαλύψουμε την κατάσταση του αερίου υδρογόνου όταν το σύμπαν ήταν ένα μικρό κλάσμα της τρέχουσας εποχής του.
«Τα αστρονομικά τηλεσκόπια ραδιοφώνου που λειτουργούν σε χαμηλή συχνότητα παρέχουν την ευκαιρία να παρακολουθήσουμε τον σχηματισμό των πρώτων αστεριών, γαλαξιών και συστάδων γαλαξιών και να δοκιμάσουμε τις θεωρίες μας για την προέλευση της δομής», δήλωσε η Jacqueline Hewitt, διευθυντής του MIT Kavli Institute and a καθηγητής φυσικής Πρόσθεσε ότι «η άμεση παρατήρηση αυτής της πρώιμης εποχής του σχηματισμού δομών είναι αναμφισβήτητα μία από τις πιο σημαντικές μετρήσεις στην αστροφυσική κοσμολογία που πρέπει να γίνουν ακόμη».
Η καθηγήτρια Rachel Webster του Πανεπιστημίου της Μελβούρνης είπε: «Ελπίζουμε επίσης να δούμε σφαιρικές τρύπες που δημιουργούνται από τα πρώτα κβάζαρ [ενεργούς πυρήνες γαλαξιών] στην ομαλή κατανομή του αρχέγονου υδρογόνου. Αυτά θα εμφανίζονται ως μικρά σκοτεινά σημεία όπου η ακτινοβολία quasar έχει χωρίσει το υδρογόνο σε πρωτόνια και ηλεκτρόνια. "
Κατανόηση του «διαστημικού καιρού»
Μερικές φορές, ο ήλιος γίνεται βίαιος. Τεράστιες εκρήξεις υπερθέρμανσης αερίου, ή πλάσματος, εκτοξεύονται στο διαπλανητικό χώρο και κινούνται προς τα έξω σε μια πορεία σύγκρουσης με τη Γη. Αυτές οι αποκαλούμενες «εκτοξεύσεις μάζας στεφανιαίας» και οι εκλάμψεις με τις οποίες συνδέονται, είναι υπεύθυνες για τις εκπομπές πολικού φωτός γνωστές ως αύρες. Μπορούν, ωστόσο, να παίξουν χάος με δορυφόρους, συνδέσμους επικοινωνίας και ηλεκτρικά δίκτυα και μπορούν να θέσουν σε κίνδυνο τους αστροναύτες.
Ο αντίκτυπος αυτών των εκβολών πλάσματος μπορεί να προβλεφθεί, αλλά όχι πολύ καλά. Μερικές φορές, το εκτοξευόμενο υλικό εκτρέπεται από το μαγνητικό πεδίο της Γης και η Γη προστατεύεται. Σε άλλες περιπτώσεις, η ασπίδα αποτυγχάνει και μπορεί να προκληθεί εκτεταμένη ζημιά. Η διαφορά οφείλεται στις μαγνητικές ιδιότητες του πλάσματος.
Για να βελτιώσουν τις προβλέψεις και να παρέχουν αξιόπιστη προειδοποίηση για δυσμενείς διαστημικές καιρικές συνθήκες, οι επιστήμονες πρέπει να μετρήσουν το μαγνητικό πεδίο που διαπερνά το υλικό. Μέχρι τώρα, δεν υπήρχε τρόπος να γίνει αυτή η μέτρηση έως ότου το υλικό είναι κοντά στη Γη.
Το LFD υπόσχεται να το αλλάξει αυτό. Το τηλεσκόπιο θα δει χιλιάδες φωτεινές πηγές ραδιοφώνου. Το πλάσμα που εκτοξεύεται από τον ήλιο αλλάζει τα ραδιοκύματα αυτών των πηγών καθώς περνούν, αλλά με τρόπο που εξαρτάται από την ισχύ και την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου. Αναλύοντας αυτές τις αλλαγές, οι επιστήμονες θα μπορούν επιτέλους να συμπεράνουν τις σημαντικές ιδιότητες του μαγνητικού πεδίου των εκτοπίσεων μάζας στεφανιαίας.
«Αυτή είναι η πιο κρίσιμη μέτρηση που πρέπει να γίνει για να υποστηρίξουμε το Εθνικό Διαστημικό Πρόγραμμα Καιρού, δεδομένου ότι θα παρέχει εκ των προτέρων ειδοποίηση σχετικά με τις διαστημικές καιρικές επιπτώσεις στη Γη πολύ πριν από την ώρα της επίδρασης της έκρηξης του πλάσματος», δήλωσε ο Joseph Salah, διευθυντής του Παρατηρητηρίου Haystack.
Το τηλεσκόπιο
Το LFD θα είναι μια σειρά από 500 «κεραμίδια» κεραίας απλωμένα σε μια περιοχή 1,5 χιλιομέτρου, ή σχεδόν ένα μίλι, σε διάμετρο. Κάθε πλακίδιο έχει επιφάνεια περίπου 20 πόδια και αποτελείται από 16 απλές και φθηνές διπολικές κεραίες, στερεωμένες στο έδαφος και κοιτάζοντας ίσια προς τα πάνω.
Τα μεγάλα συμβατικά τηλεσκόπια χαρακτηρίζονται από τεράστιους κοίλους δίσκους που ανασηκώνουν και κλίνουν ώστε να εστιάζουν σε συγκεκριμένες περιοχές του ουρανού. Χάρη στα σύγχρονα ψηφιακά ηλεκτρονικά, τα πλακάκια LFD μπορούν επίσης να «κατευθυνθούν» προς οποιαδήποτε κατεύθυνση - αλλά δεν απαιτούνται κινούμενα μέρη. Αντίθετα, τα σήματα ή τα δεδομένα από κάθε μικρή κεραία συγκεντρώνονται και αναλύονται από ισχυρούς υπολογιστές. Συνδυάζοντας τα σήματα με διαφορετικούς τρόπους, οι υπολογιστές μπορούν αποτελεσματικά να «δείξουν» το τηλεσκόπιο σε διαφορετικές κατευθύνσεις.
«Η σύγχρονη επεξεργασία ψηφιακού σήματος, που υποστηρίζεται από την πρόοδο της τεχνολογίας, μεταμορφώνει την αστρονομία του ραδιοφώνου», δήλωσε ο Λίνκολν J. Greenhill του Κέντρου Αστροφυσικής του Harvard-Smithsonian.
Αυτή η ιδέα έχει δοκιμαστεί στο προτεινόμενο Ραδιοαστρονομικό Πάρκο στο Mileura της Δυτικής Αυστραλίας με τρία πρωτότυπα πλακίδια "ενσύρματα ενσύρματα μαζί με το χέρι" από το MIT και τους Αυστραλούς μεταπτυχιακούς φοιτητές και ερευνητές, δήλωσε ο Hewitt. «Τα πλακάκια έπαιξαν πολύ ωραία. Ήμασταν πολύ ευχαριστημένοι με αυτούς. "
Γιατί Mileura; Το τηλεσκόπιο LFD θα λειτουργεί στα ίδια μήκη κύματος ραδιοφώνου όπου συνήθως βρίσκονται οι εκπομπές ραδιοφώνου και τηλεόρασης FM. Αν λοιπόν ήταν τοποθετημένο κοντά σε μια πολυσύχναστη μητρόπολη, τα σήματα από την τελευταία θα έβαλλαν τους ραδιοφωνικούς ψιθυρισμούς από το βαθύ σύμπαν. Ο προγραμματισμένος ιστότοπος στο Mileura, ωστόσο, είναι εξαιρετικά "ήσυχος ραδιόφωνο" και είναι επίσης πολύ προσβάσιμος.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων του MIT
