Raadioastronoomia uue ajastu seedimiseks on Hollandis Westerborki sünteesiraadioteleskoobis (WSRT) ilmumas uus tehnika selle parendamiseks. Lisades WSRT-s 14 raadioantenni ühele fookustasandile detektoriplaadi, on Hollandi Raadioastronoomia Instituudi (ASTRON) astronoomid suutnud pildistada kahte pulssi, mis on eraldatud üle 3,5 kaare kraadi, mis on umbes 7-kordne täiskuu suurus Maast vaadatuna.
Uues projektis Apertif kasutatakse detektorite massiivi raadioteleskoobi fookustasandil. See järkjärgulise massiivi etteandmine - mis koosneb 121 eraldi detektorist - suurendab raadioteleskoobi vaatevälja üle 30 korra. Seejuures suudavad astronoomid raadiospektris näha suuremat osa taevast. Miks see on oluline? Noh, pidage meie toidukursuse analoogiat silmas pidades ette, kui proovite süüa kaussi suppi koos sõrmkübaraga - korraga saate suhu ainult väikese osa supi. Kujutage siis ette, et proovite seda tallaga süüa.
Raadioallikate taeva vaatlemise ja vaatluse sama analoogia peab paika. Projekti Apertif juhtivteadur dr Tom Oosterloo selgitab uue tehnika liha:
Faasitud massiivi etteanne koosneb 121 väikesest antennist, mis on tihedalt kokku pakitud. See maatriks katab umbes 1 ruutmeetri. Igal WSRT-l on selline antennimaatriks fookuses. See maatriks võtab täielikult fookustasapinna kiirgusvälja proovid. Kombineerides kõigi 121 elemendi signaale, saadakse 'liitkiired' [sic] võib moodustuda nii, et seda saab suunata mis tahes kohta taevas 3 × 3 kraadi piirkonnas. Kõigi 121 elemendi signaale kombineerides saab teleskoobi reageeringut optimeerida, st kõik optilised moonutused saab eemaldada (kuna kiirgusväli on täielikult mõõdetud). See protsess toimub paralleelselt 37 korda, st moodustatakse 37 liitpalki. Iga liitkiir toimib põhimõtteliselt eraldi teleskoobina. Kui teeme seda kõigis WSRT roogades, on meil paralleelselt 37 WSRT-d. Juhtides kõiki talasid 3 × 3 kraadi piirkonnas erinevatesse kohtadesse, saame seda piirkonda täielikult jälgida. ”
Teisisõnu, traditsioonilised raadioteleskoobid kasutavad teleskoobi fookustasandil ainult ühte detektorit (kus teleskoop fokuseerib kogu kiirguse). Uued detektorid sarnanevad mõnevõrra teie kaamera CCD kiibiga või sellistega, mida kasutatakse tänapäevastes optilistes teleskoopides, näiteks Hubble. Massiivi iga eraldiseisev detektor võtab vastu andmeid ja ühendades andmed liitpildiks, saab kvaliteetse pildi.
Uus massiiv laiendab ka raadioteleskoobi vaatevälja, mis võimaldas seda viimast taevalaotust, mis oli eraldatud pulssidest, mis on projekti verstapostikatse. Lisaboonusena suurendab uus detektor „ava” efektiivsust umbes 75% -ni, võrreldes traditsiooniliste antennide 55% -ga.
Dr Oosterloo selgitas: “Ava efektiivsus on suurem, kuna meil on fookustasapinnal palju rohkem kiirgusvälja üle kontrolli. Klassikaliste üheantennisüsteemidega (nagu vanas WSRT-s või nagu eVLA-s) mõõdetakse kiirgusvälja ainult ühes punktis. Kiirgusvälja mõõtmisega kogu fookustasandil ja kõigi elementide signaalide nutika ühendamise abil saab optiliste moonutuste mõju minimeerida ja taeva kujutiseks saab kasutada suuremat osa sissetulevast kiirgusest. ”
Praegu on Apertifiga varustatud 14 raadioantennist vaid üks. ASTRONi teadur Joeri Van Leeuwen ütles meiliintervjuus, et 2011. aastal varustatakse 12 uue antenniga uut detektorimassiivi.
Taevauuringud on viimastel aastatel olnud astronoomide õnnistuseks. Võttes tohutul hulgal andmeid ja muutes selle teadusringkondadele kättesaadavaks, on astronoomid suutnud teha palju rohkem avastusi, kui nad oleksid suutnud, kasutades aega erinevatele instrumentidele.
Ehkki raadiospektris on mõned taevavaatlused, mis on seni lõpule viidud - kõige silmatorkavam on VLA ESIMENE uuring -, on valdkonnas veel pikk tee minna. Apertif on esimene samm raadiospektris kogu taeva vaatlemisel väga detailselt ning uue tehnika abil loodetakse teha palju avastusi.
Apertif avastab eeldatavalt üle 1000 pulsaari, tuginedes galaktilise pulsaari populatsiooni praegusele modelleerimisele. See on kasulik vahend ka neutraalse vesiniku uurimisel universumis suurtel skaaladel.
Dr Oosterloo jt. al. kirjutas Arxivis 2010. aasta juulis avaldatud artiklis: “GHz sagedustel töötavate lairiba raadioside teleskoopide üks peamisi teaduslikke rakendusi on suurte kosmosemahtude jälgimine, et teha ülevaade neutraalsest vesinikust Universumis. Sellise teabe abil saab galaktikates oleva neutraalse vesiniku omadusi massist, tüübist ja keskkonnast sõltuvalt väga detailselt uurida ja, mis on oluline, saab esmakordselt käsitleda nende omaduste muutumist punanihkega. "
Raadiospektri lisamine nähtava ja infrapuna taeva uuringutele aitaks täpsustada praegusi universumi teooriaid ja teha uusi avastusi. Mida rohkem on taevast silmi erinevates spektrites, seda parem.
Kuigi Apertif on esimene selline detektor, mida kasutatakse, on kavas uuendada selle tehnoloogiaga ka teisi raadioteleskoope. Oosterloo ütles teiste selliste projektide kohta: “Järk-järgulisi massiivooge ehitab ka Austraalia SKA Pathfinder ASKAP. See on Apertifiga sarnaste omadustega instrument. See on meie peamine konkurent, kuigi teeme ka paljudes küsimustes koostööd. Olen teadlik ka prototüübist, mida praegu Arecibos katsetatakse. Kanadas tegeleb DRAO [Dominion Radio Astrophysical Observatory] massiivide etteande etapiviisilise arendamisega. Kuid ainult Apertif ja ASKAP konstrueerivad lühikese aja jooksul tegeliku raadioteleskoobi töötava etapiviisilise massiivi toega. "
22. ja 23. novembril toimus Dwingeloos (Hollandi Drenthe) teaduse koordineerimise kohtumine projekti Apertif üle. Oosterloo ütles, et kohtumisel osales 40 astronoomi Euroopast, USA-st, Austraaliast ja Lõuna-Aafrikast, et arutada projekti tulevikku, ning et tehnika potentsiaali vastu on olnud palju huvi.
Allikad: ASTRONi pressiteade, Arxiv, meiliintervjuu dr Tom Oosterloo ja dr Joeri Van Leeuweniga
