Mileura Widefield Array - Demonstrator niskiej częstotliwości otrzymał w tym tygodniu 4,9 miliona dolarów od National Science Foundation. Obserwatorium będzie wspominać najwcześniejszy wszechświat, kiedy istniała tylko ciemna materia i pierwotny wodór. Powinno być w stanie zobaczyć pierwsze płaty o większej gęstości, gdy gaz ten zebrał się, tworząc pierwsze gwiazdy i galaktyki.
Nowatorski teleskop, który pomoże zrozumieć wczesny wszechświat, przybliża się do budowy na pełną skalę dzięki 4,9 miliona dolarów od National Science Foundation dla konsorcjum USA pod przewodnictwem MIT.
Mileura Widefield Array - LFD), który jest budowany w Australii przez Stany Zjednoczone i partnerów australijskich, pozwoli także naukowcom lepiej przewidywać wybuchy słońca przegrzanego gazu, które mogą siać spustoszenie w satelitach, łączach komunikacyjnych i sieciach energetycznych . Na poparcie obserwacji Słońca Biuro Badań Naukowych Sił Powietrznych niedawno przyznało MIT nagrodę w wysokości 0,3 mln USD za sprzęt tablicowy.
„Projekt nowego teleskopu jest ściśle skoncentrowany na eksperymentach pionierskich w astrofizyce i nauce o heliosferze. Planujemy wykorzystać ogromną moc obliczeniową nowoczesnych cyfrowych urządzeń elektronicznych, zmieniając tysiące małych, prostych i tanich anten w jeden z najsilniejszych i unikalnych instrumentów astronomicznych na świecie ”- powiedział Colin J. Lonsdale, lider projektu w Haystack firmy MIT Obserwatorium.
Współpracownikami LFD w Stanach Zjednoczonych są Obserwatorium Haystacka, MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research oraz Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Australijscy partnerzy to CSIRO Australia Telescope National Facility i australijskie konsorcjum uniwersyteckie kierowane przez University of Melbourne, w tym Australian National University, Curtin University of Technology i inne.
Pierwsza galaktyka, pierwsza gwiazda
Krótko po Wielkim Wybuchu wszechświat był niemal pozbawionym cech charakterystycznych morzem ciemnej materii i gazu. Jak powstały struktury takie jak nasza galaktyka z tej nijakiej jednolitości? Z czasem grawitacja powoli zbliżała do siebie kondensacje materii, tworząc plamy o wyższej i niższej gęstości. W pewnym momencie wystarczająca ilość gazu skoncentrowała się w wystarczająco małej przestrzeni, aby wywołać złożone procesy astrofizyczne i narodziły się pierwsze gwiazdy.
Zasadniczo możemy zobaczyć, jak i kiedy to się stało, patrząc na najdalsze zakątki wszechświata, ponieważ gdy patrzymy na większe odległości, patrzymy również w przeszłość. Znalezienie tych pierwszych gwiazd i pierwotnych galaktyk, w których je zapalili, jest podstawową misją LFD.
Jak teleskop to osiągnie?
Okazuje się, że wodór, który stanowił większość zwykłej materii we wczesnym wszechświecie, skutecznie emituje i pochłania fale radiowe. To właśnie te fale radiowe, rozciągnięte przez ekspansję wszechświata, można wykryć, zmierzyć i przeanalizować za pomocą nowego teleskopu. Obserwując fluktuacje jasności na szerokich obszarach nieba przy tych długościach fal, możemy odkryć stan gazu wodorowego, gdy wszechświat był niewielkim ułamkiem jego obecnego wieku.
„Radioteleskopy astronomiczne działające z niską częstotliwością są okazją do obserwowania powstawania pierwszych gwiazd, galaktyk i gromad galaktyk oraz do przetestowania naszych teorii powstania struktury”, powiedziała Jacqueline Hewitt, dyrektor Instytutu MIT Kavli i profesor fizyki. Dodała, że „bezpośrednia obserwacja tej wczesnej epoki formowania się struktury jest prawdopodobnie jednym z najważniejszych pomiarów w kosmologii astrofizycznej, jakie należy jeszcze wykonać”.
Profesor Rachel Webster z University of Melbourne powiedziała: „Mamy również nadzieję, że zobaczymy sferyczne dziury utworzone przez wczesne kwazary [aktywne rdzenie galaktyk] w płynnym rozkładzie pierwotnego wodoru. Pojawią się one jako małe ciemne plamy, w których promieniowanie kwazarowe rozdzieliło wodór na protony i elektrony. ”
Zrozumienie „pogody kosmicznej”
Czasami słońce staje się gwałtowne. Ogromne wybuchy przegrzanego gazu lub plazmy są wyrzucane w przestrzeń międzyplanetarną i biegną na zewnątrz podczas kolizji z Ziemią. Te tak zwane „wyrzuty masy koronalnej” i rozbłyski, z którymi są związane, są odpowiedzialne za pokazy światła polarnego znane jako zorza polarna. Mogą jednak również siać spustoszenie w satelitach, łączach komunikacyjnych i sieciach energetycznych, a także mogą stanowić zagrożenie dla astronautów.
Wpływ tych wyrzutów plazmy można przewidzieć, ale niezbyt dobrze. Czasami wyrzucony materiał jest odchylany przez ziemskie pole magnetyczne i Ziemia jest osłonięta. Innym razem tarcza zawodzi i może nastąpić rozległe uszkodzenie. Różnica wynika z właściwości magnetycznych plazmy.
Aby poprawić prognozy i zapewnić niezawodne wcześniejsze ostrzeżenie o niekorzystnej pogodzie kosmicznej, naukowcy muszą zmierzyć pole magnetyczne przenikające materiał. Do tej pory nie było możliwości dokonania tego pomiaru, dopóki materiał nie znajdzie się w pobliżu Ziemi.
LFD obiecuje to zmienić. Teleskop zobaczy tysiące jasnych źródeł radiowych. Plazma wyrzucona ze Słońca zmienia fale radiowe tych źródeł podczas ich przechodzenia, ale w sposób zależny od siły i kierunku pola magnetycznego. Analizując te zmiany, naukowcy będą w końcu mogli wydedukować wszystkie ważne właściwości pola magnetycznego wyrzutów masy koronalnej.
„Jest to najważniejszy pomiar, jaki należy wykonać w celu wsparcia naszego Narodowego programu pogody kosmicznej, ponieważ zapewni on wcześniejsze zawiadomienie o wpływie pogody kosmicznej na Ziemię znacznie wcześniej niż czas uderzenia plazmy”, powiedział Joseph Salah, dyrektor Obserwatorium Stogu Siana.
Teleskop
LFD będzie układem 500 „kafelków” anteny rozmieszczonych na obszarze o średnicy 1,5 kilometra lub prawie mili. Każda płytka ma około 20 stóp kwadratowych i składa się z 16 prostych i tanich anten dipolowych, zamocowanych na ziemi i skierowanych prosto w górę.
Duże konwencjonalne teleskopy charakteryzują się dużymi wklęsłymi dyskami, które przechylają się i przechylają, aby skupić się na określonych obszarach nieba. Dzięki nowoczesnej elektronice cyfrowej płytki LFD można również „kierować” w dowolnym kierunku - ale nie są wymagane żadne ruchome części. Przeciwnie, sygnały lub dane z każdej małej anteny są gromadzone i analizowane przez potężne komputery. Łącząc sygnały na różne sposoby, komputery mogą skutecznie „skierować” teleskop w różnych kierunkach.
„Nowoczesne cyfrowe przetwarzanie sygnału, możliwe dzięki postępowi technologicznemu, przekształca radioastronomię”, powiedział Lincoln J. Greenhill z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.
Ta koncepcja została przetestowana w proponowanym Radio Astronomy Park w Mileura w zachodniej Australii z trzema prototypowymi płytkami „pięknie połączonymi ręcznie ręcznie” przez MIT oraz australijskich studentów i naukowców, powiedział Hewitt. „Płytki działały bardzo ładnie. Byliśmy z nich całkiem zadowoleni. ”
Dlaczego Mileura? Teleskop LFD będzie działał na tych samych długościach fal radiowych, w których zwykle występują audycje radiowe i telewizyjne FM. Gdyby więc znajdował się w pobliżu ruchliwej metropolii, sygnały z tego ostatniego zatopiłyby szepty radiowe z głębokiego wszechświata. Planowana strona w Mileura jest jednak wyjątkowo „cicha radiowo” i jest również łatwo dostępna.
Oryginalne źródło: MIT News Release
