Za lažjo prebavo nove dobe v radioastronomiji se na Nizozemskem na radijskem teleskopu za sintezo Westerbork (WSRT) razvija nova tehnika za izboljšanje. Z dodajanjem plošče detektorjev v goriščno ravnino samo ene od 14 radijskih anten na WSRT so astronomi z nizozemskega inštituta za radio astronomijo (ASTRON) lahko posneli dva pulza, ločena z več kot 3,5 stopinjo loka, kar je približno 7-krat večja od polne Lune, kot jo vidimo z Zemlje.
Novi projekt - imenovan Apertif - uporablja niz detektorjev v goriščni ravnini radijskega teleskopa. Ta „fazni niz matrike“, sestavljen iz 121 ločenih detektorjev - poveča vidno polje radijskega teleskopa za več kot 30-krat. Pri tem astronomi lahko vidijo večji del neba v radijskem spektru. Zakaj je to pomembno? No, v skladu z našo analizo prehranskega tečaja, si predstavljajte, da bi poskusili pojesti skledo juhe s timijanom - naenkrat lahko dobite le majhen del juhe. Nato si predstavljajte, da bi ga poskusili pojesti z lončkom.
Enaka analogija raziskovanja in opazovanja neba za radijske vire drži. Dr. Tom Oosterloo, glavni preiskovalec projekta Apertif, razloži meso nove tehnike:
„Postopno napajanje niza je sestavljeno iz 121 majhnih anten, tesno pakiranih skupaj. Ta matrica zajema približno 1 kvadratni meter. Vsak WSRT bo imel takšno antensko matrico v svojem fokusu. Ta matrica v celoti vzorči sevalno polje v goriščni ravnini. Z združevanjem signalov vseh 121 elementov je sestavljen snop [sic] je mogoče oblikovati, ki se lahko usmerja tako, da kaže na katero koli lokacijo v območju 3 × 3 stopinj na nebu. S kombiniranjem signalov vseh 121 elementov je mogoče optimizirati odziv teleskopa, tj. Odstraniti je mogoče vsa optična popačenja (ker je sevalno polje v celoti izmerjeno). Ta postopek poteka vzporedno 37-krat, tj. Tvori se 37 sestavljenih žarkov. Vsak sestavljeni žarek v osnovi deluje kot ločen teleskop. Če to storimo v vseh WSRT jedeh, imamo 37 WSRT-ov vzporedno. Z usmerjanjem vseh žarkov na različne lokacije znotraj območja 3 × 3 stopinje lahko to območje v celoti opazujemo. "
Z drugimi besedami, tradicionalni radijski teleskopi uporabljajo samo en detektor v goriščni ravnini teleskopa (kjer je vse sevanje usmerjeno s teleskopom). Novi detektorji so nekako podobni CCD čipu v vaši kameri ali tisti, ki se uporabljajo v sodobnih optičnih teleskopih, kot je Hubble. Vsak ločen detektor v matriki sprejema podatke in z združevanjem podatkov v sestavljeno sliko se lahko zajame kakovostna slika.
Nova matrika bo razširila tudi vidno polje radijskega teleskopa, kar je omogočilo, da je to najnovejše opazovanje široko ločenih pulsarjev na nebu, temeljni preizkus projekta. Kot dodaten bonus bo novi detektor povečal učinkovitost »zaslonke« na približno 75%, kar je 55% pri običajnih antenah.
Dr. Oosterloo je pojasnil: "Učinkovitost zaslonke je večja, ker imamo veliko več nadzora nad sevalnim poljem v goriščni ravnini. S klasičnimi antenskimi sistemi (kot v starem WSRT ali kot v eVLA) se meri sevalno polje samo v eni sami točki. Z merjenjem sevalnega polja na celotni goriščni ravnini in s pametnim kombiniranjem signalov vseh elementov je možno zmanjšati učinke optičnih popačenj in večji del dohodnega sevanja uporabiti za podobo neba. "
Zaenkrat je le ena od 14 radijskih anten opremljena z Apertifom. Joeri Van Leeuwen, raziskovalec pri ASTRON-u, je v e-poštnem intervjuju povedal, da bo leta 2011 12 antenov opremljenih z novim detektorskim sklopom.
Raziskave na nebu so bile v zadnjih letih dobrodel za astronome. Z velikimi količinami podatkov in dajanjem na razpolago znanstveni skupnosti so astronomi lahko s pomočjo različnih časovnih instrumentov naredili veliko več odkritij, kot bi jih lahko.
Čeprav je v radiofrekvenčnem spektru do zdaj že opravljenih nekaj nebesnih raziskav - najpomembnejša je bila raziskava VLA FIRST - je na terenu še dolga pot. Apertif je prvi korak v smeri raziskovanja celotnega neba v radijskem spektru z veliko podrobnostmi, veliko odkritij pa naj bi izvedli z uporabo nove tehnike.
Pričakuje se, da bo Apertif odkril več kot 1000 pulsarjev na podlagi trenutnega modeliranja populacije galaktičnega pulsarja. Prav tako bo koristno orodje pri preučevanju nevtralnega vodika v vesolju na velikih lestvicah.
Dr. Oosterloo idr. al. je v prispevku, objavljenem na Arxiv julija 2010, zapisal: "Ena glavnih znanstvenih aplikacij radijskih teleskopov širokega polja, ki delujejo na frekvencah GHz, je opazovanje velikih količin prostora, da bi naredili popis nevtralnega vodika v vesolju. S takšnimi informacijami je mogoče podrobno preučiti lastnosti nevtralnega vodika v galaksijah, kot so funkcija mase, vrste in okolja, in kar je pomembno, da lahko prvič obravnavamo razvoj teh lastnosti z rdečim premikom. "
Če bi radijskim pregledom vidnega in infrardečega neba radijski spekter dodali radijsko prilagoditev trenutnih teorij o vesolju, pa tudi nova odkritja. Več ko imamo oči na nebu v različnih spektrih, tem bolje.
Čeprav je Apertif prvi tovrstni detektor v uporabi, načrtujejo posodobitev drugih radijskih teleskopov s to tehnologijo. Oosterloo je o drugih tovrstnih projektih dejal: "Postopke nizov faz gradi tudi ASKAP, avstralski potnik SKA. To je instrument podobnih lastnosti kot Apertif. Je naš glavni konkurent, čeprav tudi pri marsičem sodelujemo. Prav tako se zavedam prototipa, ki se trenutno testira na Arecibu. V Kanadi DRAO [Dominion Radio Astrophysical Observatory] deluje na področju faznega razvoja niza. Vendar bosta samo Apertif in ASKAP v kratkem času ustvarila dejanski radijski teleskop z delujočimi faznimi podajami. "
22. in 23. novembra je v Dwingelou na Nizozemskem potekalo znanstveno usklajevalno srečanje o projektu Apertif. Oosterloo je povedal, da se je srečanja udeležilo 40 astronomov iz Evrope, ZDA, Avstralije in Južne Afrike, da bi razpravljali o prihodnosti projekta, in da se zanimanje za tehniko že veliko zanima.
Viri: ASTRON-ovo sporočilo za javnost, Arxiv, e-poštni intervju z dr. Tomom Oosterloojem in dr. Joerijem Van Leeuwenom
