Padedant naują radijo astronomijos erą, Nyderlanduose, Westerborko sintezės radijo teleskopu (WSRT), atsiskleidžia nauja technika, kaip pagerinti radijo astronomiją. Pridėję detektorių plokštelę prie tik vienos iš 14 radijo antenų židinio plokštumos, esančios WSRT, Nyderlandų radijo astronomijos instituto (ASTRON) astronomai sugebėjo atvaizduoti du impulsus, atskirtus daugiau nei 3,5 lanko laipsnio, tai yra maždaug 7 kartus didesnis nei mėnulio mėnulio dydis, žiūrint iš Žemės.
Naujajame projekte, pavadintame „Apertif“, naudojamas detektorių rinkinys radijo teleskopo židinio plokštumoje. Šis „fazinio rinkinio tiekimas“, sudarytas iš 121 atskiro detektoriaus, padidina radijo teleskopo matymo lauką daugiau nei 30 kartų. Tai darydami astronomai gali pamatyti didesnę dangaus dalį radijo spektre. Kodėl tai svarbu? Na, laikykitės mūsų maisto kurso analogijos, įsivaizduokite, kad bandote suvalgyti dubenėlį sriubos su antpirščiu - į burną vienu metu galite gauti tik nedidelę sriubos dalį. Tada įsivaizduokite, kad mėginsite jį valgyti su lazda.
Tokia pati radijo šaltinių stebėjimo ir dangaus stebėjimo analogija yra teisinga. Pagrindinis projekto „Apertif“ tyrėjas daktaras Tomas Oosterloo paaiškina naujos technikos mėsą:
„Fazinio rinkinio tiekimą sudaro 121 maža antena, glaudžiai supakuota kartu. Ši matrica užima apie 1 kvadratinį metrą. Kiekvienas WSRT turi tokią antenos matricą. Ši matrica visiškai išmatuoja radiacijos lauką židinio plokštumoje. Sujungus visų 121 elemento signalus, susidaro „sudėtinės sijos“ [sic] gali būti suformuota taip, kad ją būtų galima nukreipti į bet kurią dangos 3 × 3 laipsnių srities vietą. Sujungus visų 121 elemento signalus, teleskopo reakcija gali būti optimizuota, t.y., visi optiniai iškraipymai gali būti pašalinti (nes radiacijos laukas yra visiškai išmatuotas). Šis procesas atliekamas lygiagrečiai 37 kartus, t. Y. Susidaro 37 jungtinės sijos. Kiekvienas kombinuotas pluoštas iš esmės veikia kaip atskiras teleskopas. Jei tai darome visuose WSRT induose, lygiagrečiai turime 37 WSRT. Važiuodami visomis sijomis į skirtingas vietas, esančias 3 × 3 laipsnių srityje, galime visiškai stebėti šį regioną. “
Kitaip tariant, tradiciniai radijo teleskopai naudoja tik vieną detektorių teleskopo židinio plokštumoje (kur visą spinduliuotę sukoncentruoja teleskopas). Nauji detektoriai šiek tiek primena jūsų fotoaparato CCD lustą arba tokius, kurie naudojami šiuolaikiniuose optiniuose teleskopuose, tokiuose kaip „Hubble“. Kiekvienas atskiras detektorius masyve priima duomenis, o sujungus duomenis į sudėtinį vaizdą galima užfiksuoti aukštos kokybės vaizdą.
Naujasis rinkinys taip pat praplečia radijo teleskopo matymo lauką, kuris leido atlikti šį naujausią dangaus plačiai atskirtų pulsų stebėjimą - tai projekto esmė. Kaip papildoma premija, naujasis detektorius padidins „diafragmos“ efektyvumą iki maždaug 75%, palyginti su 55%, palyginti su tradicinėmis antenomis.
Dr. Oosterloo paaiškino: „Diafragmos efektyvumas yra didesnis, nes mes daug labiau kontroliuojame židinio plokštumos radiacijos lauką. Naudojant klasikines vienos antenos sistemas (kaip senajame WSRT arba kaip eVLA), radiacijos lauką galima matuoti tik viename taške. Išmatavus radiacijos lauką visoje židinio plokštumoje ir sumaniai derinant visų elementų signalus, galima sumažinti optinio iškraipymo efektus ir didesnę dalį gaunamos spinduliuotės panaudoti vaizduojant dangų. “
Šiuo metu yra tik viena iš 14 radijo antenų, turinčių „Apertif“. ASTRON tyrėjas Joeri Van Leeuwen interviu elektroniniame laiške teigė, kad 2011 m. 12 antenų bus aprūpintos naujuoju detektorių rinkiniu.
Pastaraisiais metais „Sky“ apklausos astronomų teikė malonumą. Paėmę didžiulį kiekį duomenų ir pateikdami juos mokslo bendruomenei, astronomai sugebėjo padaryti daug daugiau atradimų, nei būtų galėję pritaikydami laiką skirtingais instrumentais.
Nors radijo spektre yra keletas dangaus tyrimų, kurie iki šiol buvo baigti - VLA PIRMOJI apklausa yra pati ryškiausia - laukas dar turi nueiti ilgą kelią. „Apertif“ yra pirmas žingsnis viso dangaus radijo spektro tyrimo su labai išsamia linkme link, todėl tikimasi, kad daug atradimų bus padaryta naudojant naują techniką.
Remiantis dabartiniu Galaktikos pulsarų populiacijos modeliavimu, tikimasi, kad „Apertif“ atras per 1000 pulsų. Tai taip pat bus naudinga priemonė tiriant neutralų vandenilį Visatoje didelėmis skalėmis.
Dr. Oosterloo ir kt. al. 2010 m. liepos mėn. Arxiv paskelbtame dokumente rašė: „Vienas iš pagrindinių plačiajuosčio radijo teleskopo, veikiančio GHz dažniais, mokslinio taikymo yra stebėti didelius kosmoso kiekius, kad būtų galima aprašyti neutralųjį vandenilį Visatoje. Turint tokią informaciją, galima labai detaliai išnagrinėti galaktikų neutraliojo vandenilio savybes, atsižvelgiant į masę, tipą ir aplinką, ir, kas svarbu, pirmą kartą galima atkreipti dėmesį į šių savybių raidą raudonu poslinkiu. “
Radijo spektro pridėjimas prie matomo ir infraraudonųjų spindulių dangaus tyrimų padėtų patikslinti dabartines teorijas apie Visatą, taip pat padarytų naujų atradimų. Kuo daugiau akių į dangų žiūrime skirtingais spektrais, tuo geriau.
Nors „Apertif“ yra pirmasis toks naudojamas detektorius, planuojama atnaujinti ir kitus radijo teleskopus. Oosterloo sakė apie kitus tokius projektus: „Fazuotų rinkinių tiekimą taip pat kuria ASKAP, Australijos SKA„ Pathfinder “. Tai panašių savybių instrumentas kaip ir „Apertif“. Tai yra pagrindinis mūsų konkurentas, nors mes taip pat bendradarbiaujame daugelyje dalykų. Aš taip pat žinau apie šiuo metu „Arecibo“ bandomą prototipą. Kanadoje DRAO („Dominion Radio Astrophysical Observatory“) dirba su laipsniško matricų tiekimo plėtra. Tačiau tik „Apertif“ ir „ASKAP“ per trumpą laiką sukonstruos tikrąjį radijo teleskopą su darbiniu fazių matricos tiekimu “.
Lapkričio 22 ir 23 dienomis Dwingeloo mieste, Drente, Nyderlanduose, vyko mokslo koordinavimo susitikimas apie „Apertif“ projektą. Oosterloo teigė, kad susitikime dalyvavo 40 astronomų iš Europos, JAV, Australijos ir Pietų Afrikos, kad būtų aptarta projekto ateitis, ir kad buvo daug domimasi šios technikos galimybėmis.
Šaltiniai: ASTRON pranešimas spaudai, Arxiv, el. Pašto interviu su dr. Tom Oosterloo ir dr. Joeri Van Leeuwen
