Nizka frekvenca demonstratorja Mileura Widefield je bila ta teden prejeta za 4,9 milijona dolarjev financiranja od Nacionalne znanstvene fundacije. Opazovalnica se bo ozrla k najzgodnejšemu vesolju, ko je obstajala le temna snov in primordialni vodik. Morali bi biti sposobni videti prve obliže večje gostote, saj se je ta plin združeval in tvoril prve zvezde in galaksije.
Nov teleskop, ki bo pomagal razumevanju zgodnjega vesolja, se približuje celoviti gradnji zahvaljujoč 4,9 milijona dolarjev nagrade Nacionalne znanstvene fundacije ameriškemu konzorciju, ki ga vodi MIT.
Polje Mileura Widefield - nizkofrekvenčni demonstrator (LFD), ki ga v Avstraliji gradijo ZDA in avstralski partnerji, bo tudi znanstvenikom omogočilo boljšo napoved sončnih sunkov pregretega plina, ki se lahko spuščajo s sateliti, komunikacijskimi povezavami in električnimi omrežji . Urad za znanstveno raziskovanje letalskih sil je v podporo sončnim opazovanjem pred kratkim podelil tudi nagrado MIT v višini 0,3 milijona dolarjev za armaturno opremo.
„Zasnova novega teleskopa je tesno osredotočena na mejne poskuse v astrofiziki in heliosferi. Načrtujemo, da bomo izkoristili ogromno računalniško moč sodobnih digitalnih elektronskih naprav in tisoče majhnih, preprostih, poceni anten postavili v enega najmočnejših in edinstvenih astronomskih instrumentov na svetu, "je dejal Colin J. Lonsdale, vodja projekta na sejmu MIT's Haystack Opazovalnica
Sodelavci LFD v Združenih državah Amerike so Haystack Observatory, MIT Kavli Inštitut za astrofiziko in vesoljske raziskave ter Harvard-Smithsonian Center za astrofiziko. Avstralski partnerji vključujejo CSIRO Australia Telescope National Facility in avstralski univerzitetni konzorcij, ki ga vodi Univerza v Melbournu, ki vključuje Avstralsko nacionalno univerzo, Tehnološko univerzo Curtin in druge.
Prva galaksija, prva zvezda
Kmalu po velikem udaru je bilo vesolje skoraj brezhibno morje temne snovi in plina. Kako so se strukture, kot je naša galaksija, oblikovale iz te blazne enotnosti? Sčasoma je gravitacija počasi sestavljala kondenzacije snovi, kar je ustvarilo obliže višje in nižje gostote. V nekem trenutku se je dovolj plina zgostilo v dovolj majhen prostor, da so se sprožili zapleteni astrofizični procesi in rodile so se prve zvezde.
Načeloma lahko vidimo, kako in kdaj se je to zgodilo, če pogledamo najbolj oddaljene dosege vesolja, saj se tako, ko gledamo na večje razdalje, tudi ozremo nazaj v čas. Najti te prve zvezde in prvotne galaksije, znotraj katerih so se vžgali, je glavna misija LFD.
Kako bo teleskop to dosegel?
Izkazalo se je, da vodik, ki je sestavil večino običajne snovi v zgodnjem vesolju, učinkovito oddaja in absorbira radijske valove. Novi teleskop lahko zazna, izmeri in analizira te radijske valove, ki jih razteza širitev vesolja. Če na teh valovnih dolžinah opazimo nihanja svetlosti po širokih plasteh neba, lahko odkrijemo stanje vodikovega plina, ko je bilo vesolje majhen del trenutne starosti.
"Radioastronomski teleskopi, ki delujejo na nizki frekvenci, so priložnost za pričevanje nastanka prvih zvezd, galaksij in grozdov galaksije ter za testiranje naših teorij o nastanku zgradbe," je dejala Jacqueline Hewitt, direktorica MIT Kavli inštituta in profesor fizike. Dodala je, da je "neposredno opazovanje tega zgodnjega obdobja tvorjenja struktur zagotovo ena najpomembnejših meritev v astrofizični kozmologiji, ki jo je treba še opraviti."
Profesorica Rachel Webster z univerze v Melbournu je dejala: "Upamo tudi, da bomo v nemoteni porazdelitvi primordialnega vodika videli kroglaste luknje, ki so jih ustvarili zgodnji kvazarji (aktivna jedra galaksij). Pojavile se bodo kot majhne temne lise, kjer je kvazarsko sevanje razdeli vodik na protone in elektrone. "
Razumevanje "vesoljskega vremena"
Včasih sonce postane silovito. Ogromni razpoki pregretega plina ali plazme se v trku s Zemljo odvržejo v medplanetarni prostor in dirkajo navzven. Ti tako imenovani "izlivi koronskih mas" in izbruhi, s katerimi so povezani, so odgovorni za predstave polarne svetlobe, znane kot auroras. Kljub temu pa se lahko spuščajo s sateliti, komunikacijskimi povezavami in električnimi omrežji ter lahko ogrozijo astronavte.
Vpliv teh izmetov v plazmo je mogoče napovedati, vendar ne zelo dobro. Včasih izmetni material odkloni Zemljino magnetno polje in Zemlja je zaščitena. V nasprotnem primeru se ščit pokvari in lahko nastanejo široke škode. Razlika je posledica magnetnih lastnosti plazme.
Za izboljšanje napovedi in zanesljivo vnaprejšnje opozorilo o neugodnem vesoljskem vremenu morajo znanstveniki izmeriti magnetno polje, ki prežema material. Do zdaj tega merjenja še ni bilo mogoče, dokler material ni blizu Zemlje.
LFD obljublja, da bo to spremenil. Teleskop bo videl na tisoče svetlih radijskih virov. Plazma, ki se izloča iz sonca, spreminja radijske valove tistih virov, vendar skozi način, ki je odvisen od jakosti in smeri magnetnega polja. Z analizo teh sprememb bodo znanstveniki končno lahko sklepali o pomembnih lastnostih magnetnega polja koronskih masnih izpustov.
"To je najpomembnejša meritev, ki jo je treba opraviti v podporo našemu nacionalnemu programu vesoljskega vremena, saj bo vnaprej obvestilo o vplivih vremenskih vplivov na vesolje na Zemljo precej pred časom udara plazme," je dejal Joseph Salah, direktor opazovalnice sena.
Teleskop
LFD bo niz 500 ploščic za antene, ki se razprostirajo na območju premera 1,5 kilometra ali skoraj miljo. Vsaka ploščica je približno 20 čevljev kvadratna in je sestavljena iz 16 preprostih in poceni dipolnih anten, pritrjenih na tla in strmečih naravnost navzgor.
Za velike običajne teleskope so značilni ogromni konkavni diski, ki se končajo in nagibajo, da se osredotočajo na določena področja neba. Zahvaljujoč sodobni digitalni elektroniki je ploščice LFD mogoče tudi "usmerjati" v katero koli smer - vendar gibljivih delov ni potrebno. Namesto, da se signali ali podatki iz vsake majhne antene združijo in analizirajo zmogljivi računalniki. S kombiniranjem signalov na različne načine lahko računalniki učinkovito »usmerijo« teleskop v različne smeri.
"Sodobna digitalna obdelava signalov, ki jo omogoča napredek tehnologije, spreminja radio astronomijo," je dejal Lincoln J. Greenhill iz Harvard-Smithsonian centra za astrofiziko.
Ta koncept je bil preizkušen v predlaganem parku za radio astronomijo v Mileuri v zahodni Avstraliji s tremi prototipi, ki jih MIT in avstralski študenti in raziskovalci ljubeče povezujejo skupaj z roko. »Ploščice so se zelo dobro odrezale. Z njimi smo bili zelo zadovoljni. "
Zakaj Mileura? Teleskop LFD bo deloval na istih radijskih valovnih dolžinah, kjer se običajno najde radio FM in TV oddaje. Če bi se nahajali v bližini prometne metropole, bi signali slednje preplavili radijske šepete iz globokega vesolja. Načrtovano mesto pri Mileuri pa je izjemno "radijsko tiho" in je tudi zelo dostopno.
Izvirni vir: MIT News Release
