Όταν κοιτάζετε στον νυχτερινό ουρανό με τα μάτια σας ή μέσω ενός τηλεσκοπίου, βλέπετε το Σύμπαν στο φάσμα του ορατού φωτός. Και αυτό είναι πολύ κακό γιατί διαφορετικά μήκη κύματος είναι καλύτερα από άλλα για την αποκάλυψη των μυστηρίων του χώρου. Η τεχνολογία μπορεί να μας επιτρέψει να «δούμε» τι δεν μπορούν τα μάτια μας, και τα όργανα εδώ στη Γη και στο διάστημα μπορούν να ανιχνεύσουν αυτά τα διαφορετικά είδη ακτινοβολίας. Το μήκος κύματος του υπομετρικού είναι μέρος του ραδιοφάσματος και μας δίνει μια πολύ καλή εικόνα αντικειμένων που είναι πολύ κρύα - αυτό είναι το μεγαλύτερο μέρος του Σύμπαντος. Ο Paul Ho είναι με το Κέντρο Αστροφυσικής του Χάρβαρντ-Σμιθσόν και αστρονόμος που εργάζεται στον κόσμο του υποδιμέτρου. Μου μιλά από το Κέιμπριτζ της Μασαχουσέτης.
Ακούστε τη συνέντευξη: Ετοιμαστείτε για Deep Impact (4,8 MB)
Ή εγγραφείτε στο Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Μπορείτε να μου δώσετε κάποιο υπόβαθρο σχετικά με το φάσμα του υπουλίμετρου; Πού ταιριάζει;
Paul Ho: Το υπομελίμετρο, τυπικά, έχει μήκος κύματος 1 χιλιοστό και μικρότερο. Έτσι, το μήκος κύματος 1 χιλιοστομέτρου σε συχνότητα αντιστοιχεί σε περίπου 300 gigahertz ή 3 × 10 ^ 14 hertz. Έτσι, είναι ένα πολύ μικρό μήκος κύματος. Από αυτό έως και σε μήκος κύματος περίπου 300 μικρά, ή το ένα τρίτο του χιλιοστού, είναι αυτό που αποκαλούμε εύρος υπομετρικού μήκους. Είναι κάτι που ονομάζουμε το τέλος του ατμοσφαιρικού παραθύρου σε ό, τι αφορά το ραδιόφωνο, επειδή κοντύτερα, περίπου το ένα τρίτο του χιλιοστού, ο ουρανός γίνεται ουσιαστικά αδιαφανής λόγω της ατμόσφαιρας.
Fraser: Λοιπόν, αυτά είναι ραδιοκύματα, όπως αυτά που θα ακούγατε στο ραδιόφωνο, αλλά πολύ πιο σύντομα - τίποτα δεν θα μπορούσα ποτέ να πάρω στο ραδιόφωνο FM. Γιατί είναι καλοί για να δείτε το Σύμπαν όπου είναι κρύο;
Ho: Κάθε αντικείμενο για το οποίο γνωρίζουμε ή βλέπουμε, συνήθως εκπέμπει μια εξάπλωση ενέργειας που χαρακτηρίζει τα υλικά για τα οποία μιλάμε, γι 'αυτό το ονομάζουμε φάσμα. Και αυτό το ενεργειακό φάσμα έχει συνήθως ένα μέγιστο μήκος κύματος - ή το μήκος κύματος στο οποίο ακτινοβολείται το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας. Αυτό το χαρακτηριστικό μήκος κύματος εξαρτάται από τη θερμοκρασία του αντικειμένου. Έτσι, όσο πιο ζεστό είναι το αντικείμενο, τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος και όσο πιο ψυχρό είναι το αντικείμενο, τόσο μεγαλύτερο είναι το μήκος κύματος. Για τον Ήλιο, που έχει θερμοκρασία 7.000 βαθμών, θα έχετε ένα μέγιστο μήκος κύματος που βγαίνει στο οπτικό, και για αυτό φυσικά τα μάτια μας είναι συντονισμένα στο οπτικό, επειδή ζούμε κοντά στον Ήλιο. Αλλά καθώς το υλικό ψύχεται, το μήκος κύματος αυτής της ακτινοβολίας γίνεται όλο και μεγαλύτερο και όταν φτάσετε σε μια χαρακτηριστική θερμοκρασία, δηλαδή 100 μοίρες πάνω από το Απόλυτο Μηδέν, αυτό το μέγιστο μήκος κύματος βγαίνει κάπως στο υπέρυθρο ή το υπομελίμετρο. Έτσι, ένα μήκος κύματος της τάξης των 100 μικρών, ή λίγο μεγαλύτερο από αυτό, το οποίο το βάζει στο εύρος του υποδιμέτρου.
Fraser: Και αν μπορούσα να ανταλλάξω τα μάτια μου και να τα αντικαταστήσω με ένα σύνολο υπομετρικών ματιών, τι θα μπορούσα να δω αν κοιτούσα στον ουρανό;
Χο: Φυσικά, ο ουρανός θα συνέχιζε να είναι αρκετά δροσερός, αλλά θα αρχίσατε να παίρνετε πολλά πράγματα που είναι αρκετά κρύα που δεν θα μπορούσατε να δείτε στον οπτικό κόσμο. Πράγματα όπως υλικά που στροβιλίζονται γύρω από ένα αστέρι που είναι δροσερό, της τάξης των 100 Kelvin. τσέπες μοριακού αερίου όπου σχηματίζονται αστέρια - θα ήταν πιο κρύες από 100 K. Ή στο πολύ μακρινό, πρώιμο Σύμπαν όταν συναρμολογούνται για πρώτη φορά οι γαλαξίες, αυτό το υλικό είναι επίσης πολύ κρύο, το οποίο δεν θα μπορούσατε να δείτε στον οπτικό κόσμο , που μπορεί να μπορείτε να δείτε στο υπομελίμετρο.
Fraser: Ποια όργανα χρησιμοποιείτε, είτε εδώ είτε στο διάστημα;
Χο: Υπάρχουν όργανα εδάφους και χώρου. Πριν από 20 χρόνια, οι άνθρωποι άρχισαν να εργάζονται στο υπουλίμετρο, και υπήρχαν μερικά τηλεσκόπια που άρχισαν να λειτουργούν σε αυτό το μήκος κύματος. Στη Χαβάη, στη Mauna Kea, υπάρχουν δύο: το ένα που ονομάζεται τηλεσκόπιο James Clerk Maxwell, το οποίο έχει διάμετρο περίπου 15 μέτρα, και επίσης το Παρατηρητήριο Calmill Submillimeter, το οποίο έχει διάμετρο περίπου 10 μέτρα. Έχουμε κατασκευάσει ένα ιντερφερόμετρο, το οποίο είναι μια σειρά τηλεσκοπίων που συντονίζονται για να λειτουργούν ως ένα μόνο όργανο στην κορυφή του Mauna Kea. Έτσι, 8 τηλεσκόπια κατηγορίας 6 μέτρων που συνδέονται μεταξύ τους και μπορούν να μετακινηθούν μεταξύ τους ή να μετακινηθούν πιο κοντά μαζί σε μια μέγιστη γραμμή βάσης ή διαχωρισμό μισού χιλιομέτρου. Έτσι, αυτό το όργανο προσομοιώνει ένα πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο, στο μέγιστο μέγεθος μισού χιλιομέτρου, και συνεπώς επιτυγχάνει μια πολύ υψηλή γωνία ανάλυσης σε σύγκριση με τα υπάρχοντα τηλεσκόπια ενός στοιχείου.
Fraser: Είναι πολύ πιο εύκολο να συνδυάσετε το φως από τα ραδιοτηλεσκόπια, οπότε υποθέτω ότι γι 'αυτό μπορείτε να το κάνετε αυτό;
Χο: Λοιπόν, η τεχνική του ιντερφερόμετρου χρησιμοποιείται εδώ και αρκετό καιρό στο ραδιόφωνο, οπότε έχουμε τελειοποιήσει αυτήν την τεχνική αρκετά καλά. Φυσικά, στο υπέρυθρο και το οπτικό, οι άνθρωποι αρχίζουν επίσης να εργάζονται με αυτόν τον τρόπο, δουλεύοντας σε ιντερφερόμετρα. Βασικά, συνδυάζοντας την ακτινοβολία, πρέπει να παρακολουθείτε τη φάση μπροστά από την εισερχόμενη ακτινοβολία. Κανονικά το εξηγώ σαν να είχατε έναν πολύ μεγάλο καθρέφτη και το έσπασε, ώστε να κρατήσετε απλά μερικά κομμάτια του καθρέφτη και στη συνέχεια εσείς Θέλετε να ανακατασκευάσετε τις πληροφορίες από αυτά τα λίγα κομμάτια καθρέφτη, υπάρχουν μερικά πράγματα που πρέπει να κάνετε. Πρώτον, πρέπει να είστε σε θέση να διατηρήσετε τα κομμάτια του καθρέφτη ευθυγραμμισμένα, σε σχέση μεταξύ τους, όπως ήταν όταν ήταν ένας ολόκληρος καθρέφτης. Και δεύτερον, για να μπορέσετε να διορθώσετε το ελάττωμα, από το γεγονός ότι υπάρχουν πολλές πληροφορίες που λείπουν με τόσα κομμάτια καθρέφτη που δεν υπάρχουν, και δοκιμάζετε μόνο μερικά κομμάτια. Αλλά αυτή η συγκεκριμένη τεχνική που ονομάζεται σύνθεση διαφράγματος, η οποία είναι να φτιάξει ένα πολύ μεγάλο τηλεσκόπιο διαφράγματος χρησιμοποιώντας μικρά κομμάτια, φυσικά, είναι το προϊόν της βραβευμένης με Νόμπελ έργου των Ryle και Hewish πριν από μερικά χρόνια.
Fraser: Ποια μέσα πρόκειται να αναπτυχθούν στο μέλλον για να επωφεληθούν από αυτό το μήκος κύματος;
Χο: Μετά την κατασκευή των τηλεσκοπίων μας και δουλεύουμε, θα υπάρξει ένα ακόμη μεγαλύτερο όργανο που κατασκευάζεται τώρα στη Χιλή που ονομάζεται Atacama Large Millimeter Array (ALMA), το οποίο θα αποτελείται από πολλά περισσότερα τηλεσκόπια και μεγαλύτερα ανοίγματα, τα οποία θα είναι πολύ πιο ευαίσθητο από το πρωτοποριακό μας όργανο. Όμως, το όργανο μας θα αρχίσει να ανακαλύπτει τα σημάδια και τη φύση του κόσμου στο μήκος κύματος του υπομετρικού μήκους προτού έρθουν τα μεγαλύτερα όργανα για να μπορέσουν να ακολουθήσουν και να κάνουν πιο ευαίσθητη εργασία.
Fraser: Πόσο μακριά θα είναι αυτά τα νέα όργανα; Τι θα μπορούσαν να δουν;
Χο: Ένας από τους στόχους για την πειθαρχία μας για την αστρονομία του υπομετρικού μετρητή είναι να κοιτάξουμε πίσω στο χρόνο στο πρώτο μέρος του Σύμπαντος. Όπως ανέφερα νωρίτερα, στο αρχικό στάδιο του Σύμπαντος, όταν σχηματίζει γαλαξίες, τείνουν να είναι πολύ πιο κρύοι στις πρώτες φάσεις όταν συναρμολογούνται οι γαλαξίες και θα ακτινοβολεί, νομίζουμε, κυρίως στο υπομελίμετρο. Και μπορείτε να τα δείτε, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο JCM στο Mauna Kea. Μπορείτε να δείτε μερικούς από τους πρώιμους Σύμπαντες, οι οποίοι είναι πολύ εξαιρετικά μετατοπισμένοι γαλαξίες. αυτά δεν είναι ορατά στο οπτικό, αλλά είναι ορατά στο υπομελίμετρο, και αυτή η συστοιχία θα είναι σε θέση να τα απεικονίσει και να τα εντοπίσει πολύ ενεργά ως προς το πού βρίσκονται στον ουρανό, ώστε να μπορούμε να τα μελετήσουμε περαιτέρω. Αυτοί οι πολύ πρώιμοι γαλαξίες, αυτοί οι πρώτοι σχηματισμοί, πιστεύουμε ότι είναι σε πολύ υψηλές μετατοπίσεις - δίνουμε αυτόν τον αριθμό Z, που είναι μια κόκκινη μετατόπιση των 6, 7, 8 - πολύ νωρίς στη δημιουργία του Σύμπαντος, οπότε κοιτάζοντας πίσω ίσως το 10% της εποχής που το Σύμπαν συγκεντρώθηκε.
Fraser: Η τελευταία μου ερώτηση για εσάς… Το Deep Impact θα έρθει σε λίγες εβδομάδες. Θα τα παρακολουθούν και αυτά τα παρατηρητήρια σας;
Χο: Ω ναι, φυσικά. Το Deep Impact είναι πράγματι κάτι που μας ενδιαφέρει. Για το όργανο μας, μελετήσαμε σώματα τύπου ηλιακού συστήματος, και αυτό περιλαμβάνει όχι μόνο τους πλανήτες, αλλά και τους κομήτες καθώς πλησιάζουν ή προσκρούουν, περιμένουμε να δούμε υλικό σβήσει, το οποίο θα πρέπει να μπορούμε να παρακολουθούμε στο υπομελίμετρο, γιατί δεν θα κοιτάζουμε μόνο τις εκπομπές σκόνης, αλλά θα μπορούμε να παρακολουθούμε τις φασματικές γραμμές των αερίων που βγαίνουν. Λοιπόν, περιμένουμε να μπορέσουμε να στρέψουμε την προσοχή μας σε αυτό το γεγονός και να το απεικονίσουμε επίσης.
Ο Paul Ho είναι αστρονόμος με το Κέντρο Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian στο Cambridge της Μασαχουσέτης.
