Kai pažvelgiate į naktinį dangų ar per teleskopą, matote Visatą matomos šviesos spektre. Ir tai labai blogai, nes skirtingi bangos ilgiai yra geresni už kitus, norint atskleisti kosmoso paslaptis. Technologijos leidžia mums „pamatyti“ tai, ko negali mūsų akys, o instrumentai čia, Žemėje ir kosmose, gali aptikti šias skirtingas radiacijos rūšis. Submillimetro bangos ilgis yra radijo spektro dalis ir suteikia mums labai gerą vaizdą apie objektus, kurie yra labai šalti - tai yra didžioji dalis Visatos. Paulas Ho yra Harvardo-Smithsoniano astrofizikos centras ir astronomas, dirbantis submilimetro pasaulyje. Jis kalba su manimi iš Kembridžo, Masačusetso valstijos.
Klausykite interviu: Pasiruoškite giliam poveikiui (4,8 MB)
Arba užsiprenumeruokite „Podcast“: universetoday.com/audio.xml
„Fraser Cain“: Ar galite duoti man informacijos apie submilimetro spektrą? Kur tai tinka?
Paul Ho: Formaliai submilimetras yra 1 milimetro ilgio ir trumpesnis. Taigi 1 milimetro bangos ilgio dažnis atitinka apie 300 gigahercų arba 3 × 10 ^ 14 Hz. Taigi, tai labai trumpas bangos ilgis. Nuo to iki bangos ilgio, esančio maždaug 300 mikronų, arba trečdalį milimetro, vadiname submilimetro diapazonu. Tai yra tas, ką mes vadiname atmosferos lango pabaiga, kalbant apie radiją, nes trumpesni, maždaug trečdalio milimetro, dangus dėl atmosferos iš esmės tampa nepermatomas.
Fraseris: Taigi, tai yra radijo bangos, pavyzdžiui, to, ko klausėtės radijuje, tačiau daug trumpiau - nieko, ko aš niekada negalėčiau pasiimti savo FM radijuje. Kodėl jie tinkami apžiūrėti Visatą ten, kur šalta?
Ho: Bet kuris objektas, kurį mes žinome ar matome, paprastai skleidžia energijos sklidimą, apibūdinantį medžiagas, apie kurias mes kalbame, todėl mes tai vadiname spektru. Ir šis energijos spektras paprastai turi didžiausią bangos ilgį - arba bangos ilgį, kuriuo spinduliuojama didžioji energijos dalis. Būdingas bangos ilgis priklauso nuo objekto temperatūros. Taigi, kuo karštesnis objektas, tuo trumpesnis bangos ilgis yra, ir kuo vėsesnis, tuo ilgesnis bangos ilgis. Saulės, kurios temperatūra yra 7000 laipsnių, maksimalus bangos ilgis turėtų būti optinis, todėl, aišku, mūsų akys yra pritaikytos optinėms, nes mes gyvename šalia saulės. Bet medžiagai atvėsus, šios spinduliuotės bangos ilgis tampa ilgesnis ir ilgesnis, ir kai jūs nusileidžiate iki būdingos 100 laipsnių temperatūros virš absoliučiojo nulio, tas didžiausias bangos ilgis šiek tiek išplaukia tolimame infraraudonųjų spindulių arba požeminiame milimetre. Taigi bangos ilgis yra apie 100 mikronų arba šiek tiek ilgesnis nei tas, kuris jį priskiria submilimetro diapazonui.
Fraseris: O jei galėčiau iškeisti akis ir pakeisti jas submilimetro akių rinkiniu, ką galėčiau pamatyti, jei pažvelgčiau į dangų?
Ho: Be abejo, dangus ir toliau bus gana vėsus, tačiau jūs pradėtumėte rinktis daug dalykų, kurie yra gana šalti ir ko nematytumėte optiniame pasaulyje. Tokios medžiagos kaip medžiagos, kurios sukasi aplink žvaigždę, yra šaunios, esant 100 kvinų; molekulinių dujų kišenės ten, kur formuojasi žvaigždės - jos būtų šaltesnės nei 100 K. Arba labai tolimoje, ankstyvojoje Visatoje, kai pirmą kartą surenkamos galaktikos, ši medžiaga taip pat yra labai šalta, kurios jūs negalėtumėte pamatyti optiniame pasaulyje , kurį galėtumėte pamatyti priemiesčio milimetre.
„Fraser“: kokius instrumentus naudojate čia ar kosmose?
Ho: Yra žemės ir kosminių instrumentų. Prieš 20 metų žmonės pradėjo dirbti submimetre, ir buvo keletas teleskopų, kurie pradėjo veikti tokiu bangos ilgiu. Havajuose, ant Mauna Kea, yra du: vienas vadinamas Džeimso Clerko Maksvelo teleskopu, kurio skersmuo yra apie 15 metrų, ir taip pat „Caltech“ požeminio milimetro observatorija, kurios skersmuo yra apie 10 metrų. Mes sukūrėme interferometrą, kuris yra teleskopų serija, suderinta naudoti kaip vieną instrumentą ant „Mauna Kea“ viršaus. Taigi 8 6 metrų klasės teleskopai, sujungti vienas su kitu ir gali būti perkelti vienas nuo kito arba priartėti arčiau vienas kito, iki maksimalios pusės kilometro pradinės linijos arba atskirties. Taigi šis instrumentas imituoja labai didelį teleskopą, kurio maksimalus atstumas yra pusė kilometro, todėl pasiekiamas labai didelis skiriamoji geba, palyginti su esamais vieno elemento teleskopais.
„Fraser“: Daug lengviau sujungti radijo teleskopų šviesą, todėl aš manau, kodėl jūs galite tai padaryti?
Ho: Na, interferometro technika radijuje buvo naudojama jau gana ilgą laiką, todėl mes šią techniką ištobulinome gana gerai. Žinoma, infraraudonųjų ir optinių spindulių žmonės taip pat pradeda dirbti tokiu būdu, dirbdami interferometrais. Iš esmės, derinant radiaciją, jūs turite sekti ateinančios spinduliuotės fazę. Paprastai tai paaiškinu taip, tarsi turėtumėte labai didelį veidrodį ir sudaužytumėte jį, taigi jūs tiesiog rezervuojate keletą veidrodžio dalių, o tada jūs norite rekonstruoti informaciją iš tų kelių veidrodėlių, yra keletas dalykų, kuriuos turite padaryti. Pirma, jūs turite sugebėti išlaikyti veidrodžio elementus išlygintus vienas kito atžvilgiu, taip, kaip tai buvo tada, kai tai buvo vienas visas veidrodis. Antra, kad būtų galima ištaisyti trūkumą, atsižvelgiant į tai, kad trūksta informacijos, kai yra tiek daug veidrodėlių, kurių nėra, ir jūs imate tik keletą pavyzdžių. Bet būtent ši technika, vadinama diafragmos sinteze, kuri, be abejo, yra labai didelio diafragmos teleskopo padarymas naudojant mažus gabalus, žinoma, yra prieš kelerius metus Ryle'io ir Hewisho Nobelio premijos laureato darbas.
„Fraser“: kokie instrumentai bus kuriami ateityje, norint išnaudoti šį bangos ilgį?
Ho: Pastačius mūsų teleskopus ir dirbant, bus dar didesnis instrumentas, kuris dabar statomas Čilėje, vadinamas „Atacama Large Millimeter Array“ (ALMA), kurį sudarys dar daugiau teleskopų ir didesnių apertūrų, kurios bus daug jautresnis nei mūsų novatoriškas instrumentas. Bet mūsų instrumentas, tikimės, pradės atrasti pasaulio požymius ir prigimtį submillimetro bangos ilgyje, kol didesni instrumentai ateis, kad galėtų sekti kartu ir atlikti jautresnį darbą.
Fraseris: Ar toli šie nauji instrumentai atrodys? Ką jie galėjo pamatyti?
Ho: Vienas iš submillimetrinės astronomijos disciplinos tikslų yra žiūrėti į laiką anksčiausioje Visatos dalyje. Kaip jau minėjau anksčiau, ankstyvajame Visatos tarpsnyje, kai ji suformavo galaktikas, ankstyvosiose fazėse, kai buvo renkamos galaktikos, jos paprastai būna daug šaltesnės, ir, mūsų manymu, ji spinduliuos daugiausia milimetre. Galite juos pamatyti, pavyzdžiui, naudodamiesi JCM teleskopu ant Mauna Kea. Jūs galite pamatyti kai kurias ankstyvosios Visatos, kurios yra labai raudonai paslinktos galaktikos; optiniuose jų nematyti, bet jie matomi submimetre, o šis masyvas galės juos atvaizduoti ir labai aktyviai nustatyti, kur jie yra danguje, kad galėtume juos toliau tirti. Mes manome, kad šios labai ankstyvosios galaktikos, šie ankstyvieji formavimai yra labai dideli raudoni poslinkiai - šiam skaičiui Z, kuris yra raudonojo poslinkio 6, 7, 8, suteikiame labai ankstyvą Visatos formavimosi pradžią, taigi, žiūrint į galbūt 10 proc. to meto, kai buvo surenkama Visata.
Fraseris: Mano paskutinis klausimas jums ... „Deep Impact“ pasirodys po kelių savaičių. Ar jūsų observatorijos tai taip pat stebės?
Ho: Taip, žinoma. „Deep Impact“ iš tikrųjų yra kažkas, kas mus domina. Savo instrumentui mes tyrėme Saulės sistemos tipo kūnus, ir tai apima ne tik planetas, bet ir kometas, kai jos artėja ar susiduria, mes tikimės pamatyti medžiagą. nubėgti, kurį turėtume sugebėti atsekti pomilimetre, nes žiūrėsime ne tik į dulkių išmetimą, bet ir galėsime stebėti išeinančių dujų spektrines linijas. Taigi mes tikimės, kad galėsime atkreipti dėmesį į šį įvykį ir taip pat jį vaizduoti.
Paulas Ho yra Harvardo-Smithsoniano astrofizikos centro Kembridže, Masačusetso valstijoje, astronomas.
