Kuvateksti: Alkuperäinen Jodrell Bank Control Desk -näkymä Lovell-kaukoputkeen. Tunnustus: Anthony Holloway.
Viime viikolla katselimme Jodrell Bank Observatoryn, Discovery Centerin, julkisia kasvoja. Mutta tällä viikolla saamme kulissien takana kiertueen tämän vaikuttavan ja historiallisen observatorion sydämeen.
Tohtori Tim O’Brien on Jodrell Bankin observatorion apulaisjohtaja ja astrofysiikan lukija Manchesterin yliopiston fysiikan ja tähtitieteen koulussa. Aloittaessamme retkiä teleskoopeihin, valvontahuoneeseen ja tietokoneisiin, hän selittää Jodrellin roolin radioastronomian historiallisessa kehityksessä. Observatorion ytimessä oleva Lovell-kaukoputki on nykyään 1. luokan rakennus, joka on nykyisen ja todellakin tulevaisuuden tieteellisen tutkimuksen kärjessä.
Jodrell Bank oli alun perin yliopiston kasvitieteen laitoksen koealue. Observatorion perusti Sir Bernard Lovell, kun raitiovaunujen aiheuttamat häiriöt häiritsivät kosmisten säteiden tutkimusta, jota hän suoritti yliopiston pääkampuksen fysiikan koulussa. Sir Bernard muutti tutkalaitteistonsa sivustoon vuonna 1945 yrittääkseen löytää radiokaikuja kosmisen säteilyn ionisoiduilta poluilta, mutta perusti sen sijaan kokonaan uuden tutkimusalueen meteorien tutkimiseksi.
Lovell-teleskooppi (alun perin Mark I) oli suurin ohjattava radioteleskooppi maailmassa (halkaisija 76,2 m) ja ainoa, joka pystyi jäljittämään Sputnik 1: n laukaisuraketin vuonna 1957; se on edelleen kolmanneksi suurin maailmassa. Sen lisäksi, että seurattiin ja vastaanotettiin tietoja sellaisilta koettimilta, kuten Pioneer 5 vuonna 1960 ja Luna 9 vuonna 1966, jatkuva päivitysohjelma mahdollisti etäisyyden mittaamisen Kuun ja Venuksen välillä ja tutkimuspulsaatoreihin, astrofysiikkaan liittyviin masereihin, kvasareihin ja gravitaatiolinsseihin. Se on tarjonnut laajimmat tutkimukset binaaritähtisysteemien pulsaareista ja löytänyt ensimmäisen pulssarin globaalista klusterista. Se havaitsi ensimmäisen painovoimalinssin ja sitä on käytetty myös SETI-havaintoihin. Nyt kolmannella heijastavalla pinnallaan jatkuva päivitysohjelma on tehnyt siitä tehokkaamman kuin koskaan.
Vuonna 1964 valmistettiin Mark II-elliptinen radioteleskooppi. Se seisoo kentän keskellä, kääntäen pienen tarkkailevan kupolin, joka taloa Timin optisen opetusteleskoopin ja jota ympäröivät sodanjälkeiset mökit, jotka on nimetty niissä tehdyn tutkimuksen perusteella, joten yhtä kutsutaan säteileväksi (meteoorien jälkeen) ja toista Moonia. Mark II: n pääakselin ollessa 38,1 m ja sivuakselin 25,4 m, Mark II: ta käytetään pääasiassa Lovellin rinnalla osana e-MERLIN: ää (Multi Element Radio Linked Interferometer Network), joka on Ison-Britannian kansallinen radioastronomian yksikkö, joka toimii Jodrellista. Tämä käsittää jopa 7 radiotaajuutta: Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall ja Pickmere. e-MERLINin pisin lähtöviiva (teleskooppien erottelu) on 217 km ja resoluutio on parempi kuin 50 milliarcsekuntia, mikä on verrattavissa Hubble-avaruusteleskooppiin, mutta radiossa kuin näkyvien aallonpituuksien sijaan. Jodrellin Manchesterin sivukonttori isännöi myös Yhdistyneen kuningaskunnan alueellista keskusyksikköä ALMA: lle (Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array) Chilessä.
42ft-kaukoputki seisoo päärakennuksen sisäänkäynnin vieressä, jossa on valvontahuone. Teleskooppien päätehtävänä on seurata jatkuvasti Rapu-sumun sydämessä olevaa Pulsaria (koko ajan horisontin yläpuolella). Tim osoitti tässä vaiheessa hänen vaikuttavan juhlatipunsa osoittaakseen matemaattisesti, että laajuus todella osoittaa Rapu Pulsaria laskemalla pulssarin oikeasta ylösnousemuksesta (05t 34m 31.97s) ja Declinationista (+22d 00m 52.1s) missä se olisi. taivas silloin. Se on kerännyt yli 30 vuotta tietoa, joka edustaa 4% pulsarin iästä, antaen elintärkeitä vihjeitä pulsaarien kehitykselle.
Kuvateksti: Tohtori Tim O’Brien puhuu professori Brian Coxin ja Dara O’Biainin kanssa valvontahuoneessa Stargazing Live -luoton aikana: Manchesterin yliopisto
Tim oli tarpeeksi ystävällinen päästäkseen minut sisälle hallintahuoneeseen, jota sivuston yleiset vierailijat eivät usein nähneet, vaikka se isännöi BBC TV: n vuotuista Stargazing Live -sarjaa, jonka isännöivät prof. Brian Cox ja Dara O’Briain. Se kuvaa täydellisesti Jodrellin historiallista ja nykyistä roolia radioastronomiassa. Se on ihanan brittiläinen sekoitus uusinta tekniikkaa, alkuperäisiä 1950-luvun laitteita ja kaikkia kohtia välillä. Yhdessä nurkassa on massiivisia litteänäyttöjä, jotka näyttävät ja voivat hallita kutakin säätöaluetta, atomikello puu- ja lasikaapien vieressä, joissa on kutistusneulat, jotka seuraavat ilmanpaineen, tuulen nopeuden ja lämpötilan vaihtelut paperirullilla tai -levyillä. Huoneen keskellä on alkuperäinen hevosenkengän muotoinen ohjauspöytä 1950-luvulta.
Suuresta ikkunasta on näkymä Lovell-alueelle, joka oli ”pysäköity” vierailuni aikana, kun heijastavaan kulhoon annettiin uusi maalikerros, joka osoitti suoraan zenithiin asti jarruilla. Jos tuulet lisääntyvät havainnon aikana, astia on nostettava ja siirrettävä taivaan korkeampaan kohteeseen. Jos tuulet saavuttavat 45 mailia tunnissa, lautasen on oltava pysäköitynä pystyasentoon. Onneksi tätä ei tapahdu liian usein. Raskas lumen kerääntyminen voi vääristää astian muotoa, joten se on kallistettava pois. Valvontahuoneessa on miehitys 24 tuntia vuorokaudessa 365 päivää vuodessa. Koko huoneessa on erittäin tyydyttävä määrä vilkkuvia valoja, valitsimia, nuppeja ja kytkimiä. Kuten Tim oikein sanoo: "Tarvitset paljon vilkkuvia valoja."
Jodrellissa on useita yleiskäyttöisiä ja erikoistuneita tietotekniikkaklustereita. 1960-luvulta lähtien Lovell ja Mark II ovat olleet säännöllisesti mukana VLBI: ssä (Very Long Baseline Interferometry), joka kattaa kaukoputket kaikkialla Euroopassa, Kiinassa ja Afrikassa ja voidaan yhdistää myös VLBA: han (Very Long Baseline Array) Amerikassa luodakseen kaukoputken. koko planeetta, joka pystyy tuottamaan terävimmät kuvat kaikissa tähtitieteissä. VLBI-huoneessa on valtava joukko vastaanottimia ja tallennuslaitteita. Tämä sisältää GPS-vastaanottimen, tarkkuus 0,5 millisekuntia, joka tunnetaan hellästi nimellä Totally Accurate Clock, vaikka heillä onkin uudempia, joiden tarkkuus on 25 nanosekuntia, ja heidän maseriatomin kello on tarkka yhdelle osalle 10 ^ 15 tai 1 sekunnissa 30 miljoonan vuoden välein! Nimet ovat aivan asia Jodrellissa. Viisi signaaligeneraattoria, joita käytetään vastaanottimen taajuuksien muuntamiseen, on varustettu siistillä Sharon, Tracy, Nigel, Kevin ja Darren.
Kuvateksti: Mark II -kaukoputki Jodrell Bankissa. Luotto: Tekijä
Jodrell oli edelläkävijä radioteleskooppien yhdistämisessä satojen kilometrien yli ja rakensi omistetun valokuituverkon, joka yhdistää kaikki seitsemän e-MERLIN-kaukoputkea. Tim pysähtyi vaikutelmaan vaikuttavan suuren ja raskaan sinisen oven edessä, jota koristeltiin lukuisilla dramaattisilla varoitusmerkeillä ja hummentiin pahasti, kätensä tukevalla käyttövivulla. Tämä oli e-MERLIN-korrelaattorin koti, kaikkien seitsemän kaukoputken painopiste ja verkon sydän, sen on oltava huolellisesti suojattu, jotta se ei häiritse paikan päällä olevia radioalueita. Tim napautti pääsykoodin, veti vipua ja lempeä hölynpöly muuttui ahdistavaksi pauhaksi kun menimme metallihuoneeseen, pidettiin kylmässä ilmastoinnilla. Kulmassa on massiivisia kaasupulloja, jotka ovat valmiita täyttämään huone tulipalon sattuessa. Keskellä on savustettu lasikaapit, kooltaan iso vaatekaappi, joka sisältää tietokoneen keskittimen, jossa on kaukoputkiin kytkettyjen keltaisten valokuitukaapeleiden kattoviivat ja jotka tuovat huoneeseen yhtä paljon tietoa kuin matkustavat muualla Yhdistyneessä kuningaskunnassa.
Jodrellin palveluksessa on noin 40 työntekijää ja yli 100 työskentelee yliopiston Alan Turing -rakennuksessa Manchesterissa. Ryhmän luettelo tutkimusohjelmista kattaa kaikki tähtitieteen näkökohdat Big Bangin tutkimisesta eksoplaneettojen löytämiseen. He ovat käyttäneet pulsaareja testatakseen Einsteinin painovoiman teoriaa, josta he saivat EC Descartes Research Prize -palkinnon. He kehittivät matalan kohinan vahvistimet ESAn Planck-avaruusalukselle, joka raportoi kosmologian tulokset ensi vuonna. Eurooppalaisella radioteleskooppien verkolla he käyttävät pulsaatoreita yrittäessään havaita Einsteinin ennakoidut gravitaatioaallot ensimmäisen kerran.
Tulevaisuuden näkökulmasta parhaillaan sijaitsevan Control Building -rakennuksen rinnalla on käynnissä työ Afrikassa ja Australiassa sijaitsevan SKA: n kansainvälisen projektitoimiston (neliökilometrin ryhmä) rakentamiseksi uuden rakennuksen rakentamiseksi, joka valmistui noin vuonna 2024, on maailman suurin radioteleskooppi 2000-luvulle. Poistuessani kysyin Timiltä, mikä olisi hänen tulevaisuuden toivelistallaan (kaikilla tähtitieteilijöillä on toivelistaa, eikö niin?). Hän haluaisi nähdä SKA: n kaltaisen järjestelmän laajennettavan kattamaan pohjoisen pallonpuoliskon ja tulevaisuuden kaukoputken, joka voisi tehdä reaaliaikaisia, koko taivaan havainnointeja, jotka kohdistuvat hetkellisesti ohimeneviin kohteisiin, kuten noviin, jotka ovat hänen oman tutkimuksensa pääpaino. Luulen, että sir Bernard hyväksyisi sen.
Lisätietoja Jodrell Bank Astrophysics -keskuksesta
