Podpis: Oryginalne stanowisko kontrolne banku Jodrell z widokiem na teleskop Lovell. Źródło: Anthony Holloway.
W zeszłym tygodniu spojrzeliśmy na publiczną twarz Obserwatorium Jodrell Bank, Discovery Center. Ale w tym tygodniu mamy zakulisową wycieczkę po sercu tego imponującego i historycznego obserwatorium.
Dr Tim O’Brien jest zastępcą dyrektora Obserwatorium Jodrell Bank i czytelnikiem astrofizyki w School of Physics & Astronomy na University of Manchester. Rozpoczynając naszą podróż po teleskopach, sterowni i komputerach, wyjaśnia rolę Jodrella w historycznym rozwoju radioastronomii. Teleskop Lovell w sercu obserwatorium jest dziś budynkiem klasy 1, a także znajduje się w czołówce obecnych, a nawet przyszłych badań naukowych.
Jodrell Bank był pierwotnie miejscem testowym uniwersyteckiego Departamentu Botaniki. Obserwatorium zostało założone przez Sir Bernarda Lovella, gdy ingerencja tramwajów zakłóciła badania nad promieniowaniem kosmicznym, które prowadził w Szkole Fizyki w głównym kampusie uniwersyteckim w mieście. Sir Bernard przeniósł swój sprzęt radarowy na to miejsce w 1945 roku, aby spróbować znaleźć echa radiowe z jonizowanych szlaków promieni kosmicznych, ale zamiast tego założył zupełnie nowy obszar badań nad meteorami.
Teleskop Lovell (pierwotnie Mark I) był największym sterowalnym radioteleskopem na świecie (76,2 m średnicy) i jedynym, który był w stanie wyśledzić rakietę startową Sputnika 1 w 1957 r .; wciąż jest trzecim co do wielkości na świecie. Oprócz śledzenia i odbierania danych z takich sond, jak Pioneer 5 w 1960 r. I Luna 9 w 1966 r., Ciągły program ulepszeń umożliwił pomiar zakresu odległości do Księżyca i Wenus oraz badanie pulsarów, maserów astrofizycznych, kwazarów i soczewek grawitacyjnych. Zapewnił najobszerniejsze badania pulsarów w układach podwójnych gwiazd i odkrył pierwszy pulsar w gromadzie kulistej. Wykrył pierwszą soczewkę grawitacyjną i został również wykorzystany do obserwacji SETI. Teraz na trzeciej powierzchni odbijającej ciągły program ulepszeń sprawił, że jest on potężniejszy niż kiedykolwiek.
W 1964 r. Ukończono eliptyczny radioteleskop Mark II. Stoi na środku pola, przyćmiewając małą kopułę obserwacyjną, w której mieści się optyczny teleskop do nauki Tima, i otoczony powojennymi chatami nazwanymi na podstawie przeprowadzonych badań, więc jeden nazywa się Radiant (po meteorach), a drugi Księżyc. Z główną osią 38,1 mi niewielką osią 25,4 m, Mark II jest używany głównie wraz z Lovell jako część e-MERLIN (Multi Element Radio Linked Interferometer Network), brytyjskiego krajowego radia astronomicznego prowadzonego przez Jodrella. Obejmuje to do 7 zakresów radiowych: Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall i Pickmere. e-MERLIN ma najdłuższą linię bazową (separacja teleskopów) wynoszącą 217 km i rozdzielczość lepszą niż 50 miliar sekund, co jest porównywalne z Teleskopem Kosmicznym Hubble'a, ale w zakresie fal radiowych, a nie widzialnych. Oddział w Jodrell w Manchesterze jest także gospodarzem węzła regionalnego centrum Wielkiej Brytanii dla ALMA (Atacama Large Millimeter / sub-millimeter Array) w Chile.
Teleskop „42 stóp” stoi przy wejściu do głównego budynku, w którym mieści się sterownia. Głównym zadaniem teleskopów jest ciągłe monitorowanie Pulsara w sercu Mgławicy Kraba (przez cały czas, gdy znajduje się on nad horyzontem). Tim w tym momencie popisał się swoją imponującą sztuczką partyjną polegającą na matematycznym zademonstrowaniu, że celownik rzeczywiście wskazuje na pulsara kraba, obliczając na podstawie prawidłowego wstąpienia pulsara (05h 34m 31,97s) i deklinacji (+ 22d 00m 52,1s), gdzie byłby niebo w tym czasie. Zebrał ponad 30 lat danych, które reprezentują 4% wieku pulsara, dając istotne wskazówki na temat ewolucji pulsarów.
Podpis: Dr Tim O’Brien rozmawia z Prof. Brianem Coxem i Darą O’Biain w Pokoju Kontrolnym podczas Stargazing Live Credit: The University of Manchester
Tim był na tyle uprzejmy, że pozwolił mi wejść do Pokoju Kontrolnego, nieczęsto widywanego przez ogół odwiedzających witrynę, choć jest gospodarzem corocznego serialu Stargazing Live BBC TV, prowadzonego przez prof. Briana Coxa i Darę O’Briain. Doskonale ilustruje historyczną i obecną rolę Jodrella w radioastronomii. To cudownie brytyjska mieszanka najnowocześniejszej technologii komputerowej, oryginalnego sprzętu z lat 50. i wszystkich innych elementów. W jednym rogu znajdują się masywne monitory z płaskim ekranem, które wyświetlają i mogą kontrolować każdy z lunet, zegar atomowy wraz z drewnianymi i szklanymi szafkami z drgającymi igłami, które śledzą ciśnienie powietrza, prędkość wiatru i zmiany temperatury na rolkach lub dyskach papieru. Pośrodku pokoju znajduje się oryginalne biurko w kształcie podkowy z lat 50. XX wieku.
Ogromne okno wychodzi na lunetę Lovell, która została „zaparkowana” podczas mojej wizyty, podczas gdy odbijająca miska została pomalowana nową farbą, wskazując prosto na zenit z włączonymi hamulcami. Jeśli podczas obserwacji wieją wiatry, antenę należy podnieść i przenieść do celu znajdującego się wyżej na niebie. Jeśli wiatr osiąga 45 mil na godzinę, naczynie musi być zaparkowane w tej pozycji pionowej. Na szczęście nie zdarza się to zbyt często. Duże nagromadzenie śniegu może zniekształcić kształt naczynia, dlatego należy go wyrzucić. Pokój kontrolny jest obsługiwany 24 godziny na dobę przez 365 dni w roku. Całe pomieszczenie ma bardzo satysfakcjonującą ilość migających świateł, tarcz, pokręteł i przełączników. Jak słusznie mówi Tim: „Potrzebujesz dużo migających świateł”.
W Jodrell znajduje się wiele klastrów komputerowych ogólnego przeznaczenia i specjalistycznych. Od lat 60. XX wieku Lovell i Mark II regularnie współpracują z VLBI (bardzo długa interferometria linii bazowej), która obejmuje teleskopy w Europie, Chinach i Afryce, a także może być połączona z VLBA (bardzo długa matryca linii bazowej) w Ameryce, aby stworzyć teleskop rozmiar planety, zdolny do wytworzenia najostrzejszych obrazów w całej astronomii. W pokoju VLBI znajduje się ogromna gama odbiorników i sprzętu nagrywającego. Obejmuje to odbiornik GPS o dokładności do 0,5 miliseczka, pieszczotliwie zwany Totally Accurate Clock, chociaż mają nowsze z dokładnością do 25 nanosekund, a ich zegar atomowy Maser ma dokładność do 1 części w 10 ^ 15 lub 1 sekundzie co 30 milionów lat! Nazwy są w Jodrella dość podobne, pięć generatorów sygnałów, używanych do konwersji częstotliwości w odbiorniku, jest starannie oznakowanych Sharon, Tracy, Nigel, Kevin i Darren.
Podpis: Teleskop Mark II w Jodrell Bank. Źródło: autor
Jodrell był pionierem w połączeniu teleskopów radiowych na setkach kilometrów i zbudował dedykowaną sieć światłowodową, która łączy wszystkie siedem teleskopów e-MERLIN. Tim zatrzymał się przed efektownie dużymi i wytrzymałymi niebieskimi drzwiami, ozdobionymi licznymi dramatycznymi znakami ostrzegawczymi i złowieszczo mrucząc, trzymając dłoń na solidnej dźwigni sterującej. To był dom korelatora e-MERLIN, skupienie wszystkich siedmiu teleskopów i serce sieci, musi być starannie ekranowany, aby nie zakłócał miejscowych zakresów radiowych. Tim nacisnął kod dostępu, pociągnął dźwignię i delikatny szum zamienił się w ogłuszający ryk, gdy weszliśmy do metalowego pokoju, zimnego z klimatyzacją. W rogu znajdują się potężne butle z gazem gotowe do wypełnienia pomieszczenia w przypadku pożaru. Pośrodku znajduje się szafka z wędzonego szkła, wielkości dużej szafy zawierającej koncentrator komputerowy z festonami żółtych kabli światłowodowych połączonymi z teleskopami i dostarczającymi do pokoju tyle danych, ile podróżuje reszta brytyjskiego Internetu łącznie.
Jodrell zatrudnia około 40 pracowników, a ponad 100 więcej pracuje w budynku uniwersytetu Alana Turinga w Manchesterze. Lista programów badawczych grupy obejmuje wszystkie aspekty astronomii, od studiowania Wielkiego Wybuchu po odkrywanie egzoplanet. Użyli pulsarów do przetestowania teorii grawitacji Einsteina, za którą otrzymali Nagrodę Badawczą EC Kartezjusza. Opracowali wzmacniacze o niskim poziomie hałasu dla statku kosmicznego ESK Planck, który opublikuje wyniki swojej kosmologii w przyszłym roku. Dzięki europejskiej sieci radioteleskopów używają pulsarów do próby pierwszego wykrycia fal grawitacyjnych przewidzianych przez Einsteina.
Patrząc w przyszłość, obecnie trwają prace obok głównego budynku kontrolnego nad budową nowego budynku, w którym będzie mieściło się Międzynarodowe Biuro Projektu dla SKA (Square Kilometre Array), które ma być zlokalizowane w Afryce i Australii, które po ukończeniu około 2024 r. będzie największym na świecie radioteleskopem XXI wieku. Wychodząc, pytam Tima, co będzie na jego liście życzeń na przyszłość (wszyscy astronomowie mają listę życzeń, prawda?) Chciałby zobaczyć system taki jak SKA rozciągnięty na półkulę północną i przyszły teleskop, który mógł wykonywać obserwacje całego nieba w czasie rzeczywistym, natychmiast celując w obiekty przejściowe, takie jak nowe, które są głównym przedmiotem jego własnych badań. Myślę, że Sir Bernard by to zatwierdził.
Dowiedz się więcej o Jodrell Bank Center for Astrophysics
