Mileura Widefield Array - Matalan taajuuden näyttelijä sai 4,9 miljoonaa dollaria rahoitusta National Science Foundationilta tällä viikolla. Observatorio näyttää taaksepäin varhaisimpaan universumiin, jolloin siellä oli vain pimeää ainetta ja alkeisvetyä. Sen pitäisi pystyä näkemään ensimmäiset suuremman tiheyden omaavat laastarit, koska tämä kaasu veti yhteen muodostaen ensimmäiset tähdet ja galaksit.
Uusi teleskooppi, joka auttaa ymmärtämään varhaista maailmankaikkeutta, on siirtymässä lähemmäksi täysimittaista rakentamista National Science Foundationin 4,9 miljoonan dollarin palkinnon ansiosta MIT: n johtamalle yhdysvaltalaiselle konsortiolle.
Yhdysvaltojen ja australialaisten kumppanien Australiaan rakentaman Mileura Widefield -ryhmän (LFD) avulla tutkijat voivat myös paremmin ennustaa ylikuumennetun kaasun aurinkopurskeita, jotka voivat aiheuttaa tuhoa satelliittien, tietoliikenneyhteyksien ja sähköverkkojen kanssa . Aurinkohavaintojen tueksi ilmavoimien tieteellinen tutkimustoimisto myönsi äskettäin myös 0,3 miljoonan dollarin palkinnon MIT: lle ryhmälaitteista.
”Uuden kaukoputken suunnittelu on keskittynyt tiiviisti astrofysiikan ja heliosfääritieteen rajakokeisiin. Suunnittelemme hyödyntämään nykyaikaisten digitaalisten elektronisten laitteiden valtavan laskentatehon ja muuttamaan tuhansista pienistä, yksinkertaisista, halvoista antenneista yhdeksi maailman tehokkaimmista ja ainutlaatuisimmista tähtitieteellisistä välineistä ”, kertoo MIT: n Haystack-projektin vetäjä Colin J. Lonsdale. observatorio.
LFD: n yhteistyökumppaneita Yhdysvalloissa ovat Haystack Observatory, MIT Kavli Astrofysiikan ja avaruustutkimuksen instituutti ja Harvard-Smithsonian Astrophysics Center. Australialaisia kumppaneita ovat CSIRO Australia Telescope National Facility ja australialainen yliopistokonsortio, jota johtaa Melbournen yliopisto, johon kuuluvat Australian kansallinen yliopisto, Curtinin teknillinen yliopisto ja muut.
Ensimmäinen galaksi, ensimmäinen tähti
Pian iso räjähdyksen jälkeen maailmankaikkeus oli melkein piirteetön tumman aineen ja kaasun meri. Kuinka galaksin kaltaiset rakenteet muodostuivat tästä mitätöntä yhdenmukaisuudesta? Ajan myötä painovoima veti hitaasti aineen tiivistymiä muodostaen korkeamman ja pienemmän tiheyden pisteitä. Jossain vaiheessa riittävästi kaasua konsentroitui tarpeeksi pieneen tilaan, että monimutkaiset astrofysikaaliset prosessit käynnistyivät, ja ensimmäiset tähdet syntyivät.
Periaatteessa voimme nähdä, kuinka ja milloin tämä tapahtui, katsomalla maailmankaikkeuden kauimpaan ulottuvuuteen, koska kun katsomme suurempia etäisyyksiä, katsomme myös taaksepäin. Näiden ensimmäisten tähtien ja niiden alkuperäisten galaksien löytäminen, joissa ne syttyivät, on LFD: n ensisijainen tehtävä.
Kuinka kaukoputki saavuttaa tämän?
Osoittautuu, että vety, joka muodosti suurimman osan varhaisen maailmankaikkeuden tavallisesta aineesta, säteilee ja absorboi tehokkaasti radioaaltoja. Uudet kaukoputket voivat tunnistaa, mitata ja analysoida nämä maailmankaikkeuden laajenemisen venyttämät radioaallot. Tarkkailemalla kirkkaudenvaihteluita taivaan laajoilla alueilla näillä aallonpituuksilla voimme löytää vetykaasun tilan, kun maailmankaikkeus oli pieni murto-osa nykyisestä ikästään.
"Matalalla taajuudella toimivat radioastronomiset kaukoputket tarjoavat mahdollisuuden todistaa ensimmäisten tähtien, galaksien ja galaksiryhmien muodostumista ja testata teoriaamme rakenteen alkuperästä", kertoi MIT Kavli -instituutin johtaja Jacqueline Hewitt. fysiikan professori. Hän lisäsi, että "tämän rakenteen muodostumisen varhaisen aikakauden suora tarkkailu on kiistatta yksi tärkeimmistä astrofysikaalisen kosmologian vielä suoritettavista mittauksista".
Melbourne'n yliopiston professori Rachel Webster sanoi: "Toivomme myös näkevämme varhaisten kvasaarien [galaksien aktiiviset ytimet] luomia pallomaisia reikiä alkeisen vedyn tasaisessa jakautumisessa. Ne ilmestyvät pieninä pimeinä pisteinä, joissa kvaasarisäteily on jakanut vedyn toisistaan protoneiksi ja elektroniksi. "
"Avaruussään" ymmärtäminen
Joskus aurinko tulee rajua. Valtavat lämmitetyn kaasun tai plasman purskeet poistuvat planeettojenväliseen avaruuteen ja kilpailevat ulospäin törmäyskurssilla maan kanssa. Nämä niin sanotut “sepelvaltimoiden massan ejektiot” ja soihdut, joihin ne liittyvät, ovat vastuussa polaarisista valonäytöistä, jotka tunnetaan nimellä auroras. Ne voivat kuitenkin myös torjua satelliitteja, tietoliikenneyhteyksiä ja sähköverkkoja ja voivat vaarantaa astronautit.
Näiden plasma-ejektioiden vaikutus voidaan ennustaa, mutta ei kovin hyvin. Toisinaan maapallon magneettikenttä ohjaa poistettua materiaalia ja maa on suojattu. Muina aikoina kilpi epäonnistuu ja siitä voi aiheutua laajalle leviäviä vaurioita. Ero johtuu plasman magneettisista ominaisuuksista.
Ennusteiden parantamiseksi ja luotettavan ennakkovaroituksen tarjoamiseksi epäsuotuisasta avaruussäästä tutkijoiden on mitattava materiaalia läpäisevä magneettikenttä. Tähän mennessä mittausta ei ole ollut mahdollista tehdä, ennen kuin materiaali on lähellä Maata.
LFD lupaa muuttaa sen. Teleskooppi näkee tuhansia kirkkaita radiolähteitä. Auringosta poistuva plasma muuttaa näiden lähteiden radioaaltoja kulkiessaan läpi, mutta tavalla, joka riippuu magneettikentän voimakkuudesta ja suunnasta. Analysoimalla näitä muutoksia tutkijat pystyvät vihdoin päättelemään koronaalimassan poistojen tärkeät magneettikentän ominaisuudet.
"Tämä on tärkein mittaus, joka on tehtävä kansallisen avaruussääohjelman tueksi, koska se antaisi etukäteen ilmoituksen avaruusilman vaikutuksista maan päällä hyvissä ajoin ennen plasmapurskeen vaikutuksia", johtaja Joseph Salah sanoi Haystack Observatory -keskuksesta.
Teleskooppi
LFD on 500 antennin "laatat" -ryhmä, joka on hajotettu halkaisijaltaan 1,5 kilometrin tai lähes mailin päähän. Jokainen laatta on kooltaan noin 20 jalkaa ja koostuu 16 yksinkertaisesta ja edullisesta dipoliantennista, jotka on kiinnitetty maahan ja tuijottavat suoraan ylöspäin.
Suurille tavanomaisille kaukoputkille on ominaista valtavat koverat levyt, jotka kallistuvat ja kallistuvat keskittyäkseen taivaan tiettyihin alueisiin. Nykyaikaisen digitaalisen elektroniikan ansiosta LFD-laattoja voidaan myös “ohjata” mihin tahansa suuntaan - mutta liikkuvia osia ei tarvita. Sen sijaan kunkin pienen antennin signaalit tai tiedot kootaan yhteen ja analysoidaan tehokkailla tietokoneilla. Yhdistämällä signaaleja eri tavoin, tietokoneet voivat ”osoittaa” kaukoputken tehokkaasti eri suuntiin.
"Nykyaikainen digitaalinen signaalinkäsittely, jota teknologian kehitys mahdollistaa, muuttaa radioastronomiaa", kertoi Lincoln J. Greenhill Harvard-Smithsonian astrofysiikan keskuksesta.
Tämä konsepti on testattu MITURAssa Länsi-Australiassa ehdotetussa radioastronomiapuistossa kolmella prototyyppilevyllä, jotka MIT: n ja australialaisten jatko-opiskelijoiden ja tutkijoiden on “käsin kiinnitetty käsin yhteen”, Hewitt kertoi. ”Laatat toimivat erittäin hienosti. Olimme hyvin tyytyväisiä heihin. ”
Miksi Mileura? LFD-kaukoputki toimii samalla radioaallonpituudella, josta FM-radio- ja TV-lähetykset yleensä löytyvät. Joten jos se sijoitettaisiin kiireisen metropolin läheisyyteen, jälkimmäisestä tulevat signaalit suotaisivat radion kuiskaten syväuniversumista. Suunniteltu Mileuran sijaintipaikka on kuitenkin poikkeuksellisen ”radio hiljainen” ja siihen on myös helppo pääsy.
Alkuperäinen lähde: MIT-lehdistötiedote
