Europejscy i amerykańscy astronomowie radiowi zademonstrowali nowy sposób obserwacji Wszechświata - przez Internet!
Dzięki najnowocześniejszej technologii naukowcom udało się zaobserwować odległą gwiazdę, wykorzystując światowe sieci badawcze do stworzenia gigantycznego wirtualnego teleskopu. Proces ten pozwolił im zobrazować obiekt z niespotykanymi szczegółami w czasie rzeczywistym; coś, co jeszcze kilka lat temu byłoby niemożliwe. Gwiazda wybrana do tej niezwykłej demonstracji, o nazwie IRC + 10420, jest jedną z najbardziej niezwykłych na niebie. Otoczony chmurami pyłu gazowego i silnie emitującymi fale radiowe, obiekt jest gotowy do końca życia, zmierzając w kierunku kataklizmicznej eksplozji znanej jako „supernowa”.
Te nowe obserwacje dają ekscytujący wgląd w przyszłość radioastronomii. Korzystając z sieci badawczych, radio astronomowie nie tylko będą mogli zajrzeć głębiej w odległy Wszechświat, ale także będą w stanie uchwycić nieprzewidywalne, przemijające zdarzenia, które się zdarzają, niezawodnie i szybko.
Astronomowie zawsze dążą do maksymalizacji rozdzielczości swoich teleskopów. Rozdzielczość jest miarą ilości szczegółów, które może wybrać. Im większy teleskop, tym lepsza rozdzielczość. VLBI (ang. Very Long Baseline Interferometry) to technika stosowana przez radioastronomów do obrazowania nieba w najdrobniejszych szczegółach. Zamiast korzystać z jednej anteny radiowej, tablice teleskopów są ze sobą połączone w całych krajach, a nawet kontynentach. Po połączeniu sygnałów w specjalistycznym komputerze uzyskany obraz ma rozdzielczość równą rozdzielczości teleskopu tak dużej, jak maksymalna separacja anteny.
W przeszłości technika VLBI była poważnie utrudniona, ponieważ dane musiały być zapisywane na taśmie, a następnie wysyłane do centralnego zakładu przetwarzania w celu analizy. W związku z tym radio astronomowie nie byli w stanie ocenić powodzenia swoich wysiłków aż do wielu tygodni, a nawet miesięcy po dokonaniu obserwacji. Rozwiązanie polegające na łączeniu teleskopów elektronicznie w czasie rzeczywistym umożliwia astronomom analizowanie danych w miarę ich przebiegu. Technika, naturalnie zwana e-VLBI, jest możliwa tylko teraz, gdy łączność sieciowa o dużej przepustowości jest rzeczywistością.
Ostatnie 20-godzinne obserwacje przeprowadzone 22 września przy użyciu Europejskiej Sieci VLBI (EVN) dotyczyły radioteleskopów w Wielkiej Brytanii, Szwecji, Holandii, Polsce i Portoryko. Maksymalny odstęp anten wynosił 8200 km, co daje rozdzielczość co najmniej 20 miliar sekund (mas); jest to około 5 razy lepiej niż Kosmiczny Teleskop Hubble'a (HST). Ten poziom szczegółowości jest równoważny z wybraniem małego budynku na powierzchni księżyca! Włączenie anteny w Arecibo w Portoryko również zwiększyło czułość układu teleskopu o współczynnik 10. Mimo to, obserwując przy częstotliwości 1612 MHz, sygnał z odległej gwiazdy był ponad miliard miliardów razy słabszy niż typowy telefon komórkowy!
Każdy teleskop był podłączony do krajowej sieci badawczo-edukacyjnej (NREN), a dane przesyłane z prędkością 32 Mb / s na teleskop przez GEANT, ogólnoeuropejską sieć badawczą, do SURFnet, holenderskiej sieci. Dane zostały następnie dostarczone do Joint Institute for VLBI w Europie (JIVE), centralnego zakładu przetwórczego EVN w Holandii. Tam 9 terabajtów danych zostało przekazanych w czasie rzeczywistym do wyspecjalizowanego superkomputera, zwanego „korelatorem”, i połączone. Te same sieci badawcze wykorzystano następnie do dostarczenia ostatecznego produktu danych bezpośrednio astronomom, którzy utworzyli obraz. Do czasu udostępnienia infrastruktury sieciowej GEANT astronomowie nie byli w stanie przesyłać ogromnych ilości danych wymaganych do e-VLBI przez Internet. W bardzo realnym sensie sam Internet działa jak teleskop, wykonując tę samą pracę, co zakrzywione powierzchnie poszczególnych anten radiowych. Dai Davies, dyrektor generalny DANTE, który zarządza GEANT, powiedział: „e-VLBI działający z powodzeniem na zasadzie międzykontynentalnej pokazuje w najostrzejszy możliwy sposób znaczenie sieci transmisji danych dla współczesnej nauki. Sieci badawcze mają fundamentalne znaczenie dla tej nowej techniki radioastronomicznej i bardzo satysfakcjonujące jest dostrzeżenie korzyści, które z niej wynikają ”.
Chociaż naukowe cele eksperymentu były skromne, te obserwacje IRC + 10420 e-VLBI otwierają możliwość obserwowania zmieniających się struktur obiektów astrofizycznych. IRC + 10420 jest gwiazdą nadolbrzyma w gwiazdozbiorze Aquili. Ma masę około 10 razy większą niż nasze własne Słońce i leży około 15 000 lat świetlnych od Ziemi. Jedno z najjaśniejszych źródeł podczerwieni na niebie, otoczone jest grubą powłoką pyłu i gazu wyrzucaną z powierzchni gwiazdy z prędkością około 200 razy większą niż masa Ziemi każdego roku. Radioastronomowie są w stanie zobrazować pył i gaz otaczający IRC + 10420, ponieważ jedna z cząsteczek składowych, hydroksyl (OH), ujawnia się poprzez silną emisję „masera”. Zasadniczo astronomowie widzą grudki gazu, w których emisja radiowa jest silnie wzmacniana przez specjalne warunki. Dzięki soczewce zoom oferowanej przez e-VLBI astronomowie mogą robić zdjęcia z bardzo szczegółowymi szczegółami i obserwować ruchy skupisk gazu, obserwować narodziny maserów i umrzeć w skali tygodniowej lub miesięcznej, a także badać zmieniające się pola magnetyczne przenikające powłokę. Wyniki pokazują, że gaz porusza się z prędkością około 40 km / s i został wyrzucony z gwiazdy około 900 lat temu. Jak wyjaśnił prof. Phil Diamond, jeden z członków zespołu badawczego w Jodrell Bank Observatory (Wielka Brytania), „materiał, który widzimy na tym zdjęciu, opuścił powierzchnię gwiazdy mniej więcej w czasie podboju Anglii przez Normanów”.
Uważa się, że IRC + 10420 szybko ewoluuje pod koniec swojego życia. W pewnym momencie, może za tysiące lat, a może jutro, gwiazda ma się rozpaść w jednym z najbardziej energetycznych zjawisk znanych we Wszechświecie - „supernowej”. Powstała chmura materiału ostatecznie stworzy nową generację gwiazd i układów planetarnych. Radio astronomowie są teraz przygotowani, z niesamowitą mocą e-VLBI, do wychwytywania szczegółów w trakcie ich trwania i badania fizycznych procesów, które są tak ważne dla struktury naszej Galaktyki i samego życia.
Nowa technologia e-VLBI zrewolucjonizuje radioastronomię. Wraz ze wzrostem przepustowości sieci wzrośnie również czułość macierzy e-VLBI, umożliwiając wyraźniejsze widoki najdalszych i najsłabszych obszarów przestrzeni. Dr Mike Garrett, dyrektor JIVE, skomentował: „Te wyniki dają wgląd w ogromny potencjał e-VLBI. Szybki postęp w globalnych sieciach komunikacyjnych powinien pozwolić nam połączyć ze sobą największe teleskopy radiowe na świecie z prędkością przekraczającą dziesiątki gigabitów na sekundę w ciągu najbliższych kilku lat. Śmiertelne wybuchy pierwszych masywnych gwiazd we Wszechświecie, wyłaniające się strumienie materii z centralnych czarnych dziur pierwszych galaktyk zostaną ujawnione z niezwykłą szczegółowością. ”
Oryginalne źródło: Jodrell Bank News Release
