Ko z očmi ali s teleskopom pogledate v nočno nebo, vidite Vesolje v spektru vidne svetlobe. In to je preveč slabo, ker so različne valovne dolžine boljše od drugih za razkrivanje skrivnosti vesolja. Tehnologija nam omogoča, da "vidimo", česar naše oči ne morejo, in instrumenti tukaj na Zemlji in v vesolju lahko zaznajo te različne vrste sevanja. Submilimetrska valovna dolžina je del radijskega spektra in nam daje zelo dober pogled na predmete, ki so zelo hladni - to je večina Vesolja. Paul Ho je s Harvard-Smithsonian Center za astrofiziko in astronom, ki deluje v svetu submillimetra. Govori mi iz Cambridgea v Massachusettsu.
Poslušajte intervju: Pripravite se na Deep Impact (4,8 MB)
Ali pa se naročite na Podcast: universetoday.com/audio.xml
Fraser Cain: Ali mi lahko daste nekaj o submilimetrskem spektru? Kam se to prilega?
Paul Ho: Submilimeter, formalno, je valovno dolžino 1 milimeter in krajši. Torej 1 milimetrska valovna dolžina ustreza približno 300 gigahercem ali 3 × 10 ^ 14 hertz. Torej, gre za zelo kratko valovno dolžino. Od tega navzdol do valovne dolžine približno 300 mikronov ali tretjine milimetra je tisto, čemur pravimo podmilimeter. To je nekakšno, kot rečemo konec atmosferskega okna, kar zadeva radio, saj krajše, približno tretjino milimetra, nebo zaradi atmosfere postane bistveno neprozorno.
Fraser: Torej, to so radijski valovi, kot je tisto, kar bi poslušali po radiu, vendar veliko krajše - ničesar, kar bi jih lahko kdajkoli pobral na svojem radiu FM. Zakaj so dobri za ogled Vesolja, kjer je hladno?
Ho: Vsak predmet, ki ga poznamo ali vidimo, običajno izžareva širjenje energije, ki je značilna za materiale, o katerih govorimo, zato temu rečemo spekter. In ta energijski spekter ima običajno največjo valovno dolžino - ali valovno dolžino, na katero seva večji del energije. Karakteristična valovna dolžina je odvisna od temperature predmeta. Torej, ko je predmet bolj vroč, krajša je valovna dolžina in hladnejši je predmet, daljša je valovna dolžina. Za Sonce, ki ima temperaturo 7000 stopinj, bi imeli vršno valovno dolžino, ki izhaja v optiki, zato so seveda naše oči usmerjene v optično, ker živimo blizu Sonca. Ko pa se material hladi, postane valovna dolžina tega sevanja daljša in daljša, in ko se spustiš na značilno temperaturo, recimo 100 stopinj nad Absolutno ničlo, se ta največja valovna dolžina izkaže v določenem času v daljinskem infrardečem ali submilimetrskem. Torej valovno dolžino okoli 100 mikronov ali malo dlje od tega, kar jo postavlja v submilimeterski razpon.
Fraser: In če bi si lahko zamenjal oči in jih zamenjal z nizom submilimetrskih oči, kaj bi lahko videl, če bi pogledal v nebo?
Ho: Seveda bi bilo nebo še naprej precej hladno, vendar boste začeli nabirati veliko stvari, ki so precej hladne, ki jih v optičnem svetu ne bi videli. Stvari, kot so materiali, ki se vrtijo okoli hladne zvezde, po naročilu 100 Kelvinov; žepi molekularnega plina, kjer se tvorijo zvezde - bili bi hladnejši od 100 K. Ali pa v zelo oddaljenem, zgodnjem vesolju, ko se prvič sestavijo galaksije, je tudi ta material zelo hladen, česar v optičnem svetu ne bi mogli videti , ki ga boste morda videli v podmilimetru.
Fraser: Katere instrumente uporabljate tu ali v vesolju?
Ho: Obstajajo zemeljski in vesoljski instrumenti. Pred 20 leti so ljudje začeli delati v submilimetru in bilo je nekaj teleskopov, ki so začeli delovati v tej valovni dolžini. Na Havajih, na Mauna Kea, obstajata dva: ena se imenuje teleskop James Clerk Maxwell, ki ima premer približno 15 metrov, in tudi podmilimeterski observatorij Caltech, ki ima premer približno 10 metrov. Zgradili smo interferometer, ki je niz teleskopov, ki so usklajeni, da delujejo kot edini instrument na vrhu Mauna Kea. Torej 8 6-metrskih teleskopov, ki so povezani med seboj in jih je mogoče odmakniti ali prestaviti bližje skupaj do največ pol kilometra ali ločitve. Torej ta instrument simulira zelo velik teleskop, v največji velikosti pol kilometra in s tem dosega zelo visok kot ločljivosti v primerjavi z obstoječimi enojnimi teleskopi.
Fraser: Veliko lažje je kombinirati svetlobo iz radijskih teleskopov, zato mislim, da ste zato to sposobni?
Ho: No, tehnika interferometra se v radiu uporablja že kar nekaj časa, zato smo to tehniko dokaj dobro izpopolnili. Seveda v infrardeči in optični tehnologiji ljudje tudi na ta način začenjajo delati na interferometrih. V bistvu, če kombinirate sevanje, morate spremljati fazo pred sevanjem, ki prihaja. Običajno to razložim, kot da imate zelo veliko ogledalo in ga zlomite, tako da si rezervirate le nekaj kosov ogledala in nato želite obnoviti podatke iz teh nekaj kosov ogledala, morate nekaj stvari. Najprej morate biti sposobni ohraniti poravnane dele ogledal glede na drugega, tako kot je bilo to v celoti. In drugič, da bi lahko odpravili napako, ker obstaja veliko manjkajočih informacij s toliko koščki ogledala, ki jih ni, in vzorčite le nekaj kosov. Toda ta posebna tehnika, imenovana sinteza zaslonke, ki naj bi z uporabo majhnih kosov naredila zelo velik zaslonko z zaslonko, je seveda produkt Nobelovega nagrajenega dela Ryle in Hewish izpred nekaj let.
Fraser: Katere instrumente bomo razvijali v prihodnosti, da bomo izkoristili to valovno dolžino?
Ho: Potem ko bodo naši teleskopi zgrajeni in delamo, bo obstajal še večji instrument, ki ga bodo zdaj izdelali v Čilu, imenovan Atacama Large Millimeter Array (ALMA), ki bo sestavljen iz veliko več teleskopov in večjih odprtin, ki bodo veliko bolj občutljiv kot naš pionirski instrument. Toda naš instrument bo upal začeti odkrivati znake in naravo sveta v submilimetrski valovni dolžini, preden se pojavijo večji instrumenti, da bomo lahko spremljali in opravljali bolj občutljivo delo.
Fraser: Kako daleč bo mogoče videti te nove instrumente? Kaj bi lahko videli?
Ho: Eden od ciljev naše discipline submilimetrske astronomije je pogled v preteklost na najzgodnejši del vesolja. Kot sem že omenil, so v zgodnji fazi vesolja, ko so sestavljale galaksije, ponavadi v zgodnjih fazah, ko so se sestavljale galaksije, veliko hladnejše in bo sevalo, mislimo, predvsem v podmilimetru. In lahko jih vidite na primer s teleskopom JCM na Mauna Kea. Ogledate si lahko nekaj zgodnjih Vesolja, ki so zelo močno spremenjene galaksije; te niso vidne v optičnem, ampak so vidne v submilimetru in ta niz jih bo lahko posnetil ter jih zelo aktivno lociral, kje se nahajajo na nebu, tako da jih bomo lahko nadalje preučili. Te zelo zgodnje galaksije, te zgodnje tvorbe, za katere mislimo, da so zelo visoke rdeče premike - damo to število Z, kar je rdeči premik 6, 7, 8 - zelo zgodaj v nastajanju Vesolja, tako da gledamo nazaj na morda 10% časa, ko se je vesolje sestavljalo.
Fraser: Moje zadnje vprašanje za vas ... Deep Impact se pojavi čez nekaj tednov. Ali bodo to opazovali tudi vaši opazovalniki?
Ho: O ja, seveda. Resnično nas zanima Deep Impact. Za svoj instrument smo preučevali telesa tipa Osončje in to vključuje ne samo planete, temveč tudi komete, ko se približajo ali udarijo, pričakujemo, da bomo videli material za izpljuniti, kar bi morali spremljati v podmilimetru, ker bomo gledali ne le na emisije prahu, ampak bomo lahko opazovali spektralne črte plinov, ki se pojavijo. Torej pričakujemo, da bomo lahko ta dogodek usmerili in ga tudi posneli.
Paul Ho je astronom s Harvard-Smithsonian centra za astrofiziko v Cambridgeu v Massachusettsu.
