Titulek: Originální Jodrell Bank Control Desk s výhledem na dalekohled Lovell. Kredit: Anthony Holloway.
Minulý týden jsme se podívali na veřejnou tvář observatoře Jodrell Bank, Discovery Center. Ale tento týden se vydáme na zákulisní prohlídku srdce této impozantní a historické observatoře.
Dr. Tim O’Brien je přidruženým ředitelem observatoře Jodrell Bank Observatory a čtenářem astrofyziky na Fakultě fyziky a astronomie na University of Manchester. Když začneme s prohlídkou dalekohledů, dispečinku a počítačů, vysvětluje roli Jodrella v historickém vývoji radioastronomie. Lovellův dalekohled v centru observatoře je dnes stavbou zapsanou na seznamu stupňů 1 a je na špici současného a skutečně budoucího vědeckého výzkumu.
Jodrell Bank byla původně místem zkušebny katedry botaniky univerzity. Observatoř byla založena sirem Bernardem Lovellem, když rušení tramvají přerušilo výzkum kosmických paprsků, který prováděl ve škole fyziky na hlavním kampusu univerzity ve městě. Sir Bernard přesunul své radarové vybavení na místo v roce 1945, aby se pokusil najít rádiové ozvěny z ionizovaných stop kosmického záření, ale místo toho založil zcela novou oblast výzkumu meteorů.
Lovellův dalekohled (původně Mark I) byl největším řiditelným rádiovým dalekohledem na světě (76,2 m v průměru) a jediným, který byl schopen sledovat odpalovací raketu Sputnik 1 v roce 1957; je to stále třetí největší na světě. Kromě sledování a přijímání dat od takových sond, jako je Pioneer 5 v roce 1960 a Luna 9 v roce 1966, kontinuální program upgradů umožnil měřit vzdálenosti k Měsíci a Venuši a zkoumat pulsary, astrofyzikální masery, kvazary a gravitační čočky. Poskytl nejrozsáhlejší studie pulsarů v binárních hvězdných systémech a objevil první pulsar v kulovité hvězdokupě. Zjistil první gravitační čočku a byl také použit pro pozorování SETI. Nyní na svém třetím odrazném povrchu je díky neustálému programu upgradů výkonnější než kdy jindy.
V roce 1964 byl dokončen eliptický dalekohled Mark II. Stojí uprostřed pole a zakrývá malou pozorovací kopuli, která je domovem optického vyučovacího dalekohledu Tima a je obklopena poválečnými chaty pojmenovanými po výzkumu, který byl v nich proveden, takže jeden se jmenuje Radiant (po meteorech) a další Měsíc. S hlavní osou 38,1 ma vedlejší osou 25,4 m je Mark II používán hlavně podél Lovell jako součást e-MERLIN (síť s více elementy rádiového propojení interferometrů), britského národního radioastronomického zařízení provozovaného od Jodrell. To zahrnuje až 7 rádiových rozsahů: Lovell, Mark II, Cambridge, Defford, Knockin, Darnhall a Pickmere. e-MERLIN má nejdelší základní linii (separaci dalekohledů) 217 km a rozlišení lepší než 50 miliarsekund, což je ve srovnání s Hubbleovým vesmírným dalekohledem, ale raději než s viditelnými vlnovými délkami. V Manchesterské pobočce v Jodrellu je také hostitelem britské regionální centrum Node pro ALMA (Atacama Large Millimeter / Sub-milimeter Array) v Chile.
Dalekohled „42 stop“ stojí u vchodu do hlavní budovy, ve které je umístěna velín. Hlavním úkolem dalekohledů je neustále sledovat Pulsar v srdci Krabské mlhoviny (po celou dobu nad horizontem). Tim v tomto bodě předváděl svůj působivý trik s matematikou, který prokazoval, že rozsah skutečně směřoval na Krabí Pulsar tím, že vypočítal z pulsarova Pravého vzestupu (05h 34m 31,97s) a deklinace (+ 22d 00m 52,1s), kde by byl nebe v té době. Shromáždil více než 30 let dat, což představuje 4% věku pulsaru, a poskytuje tak zásadní vodítka o tom, jak se pulsary vyvíjejí.
Titulek: Dr. Tim O'Brien hovořil s Prof. Brianem Coxem a Dara O'Biain v kontrolní místnosti během živého úvěru Stargazing: University of Manchester
Tim byl natolik laskavý, že mi dovolil vstoupit do kontrolní místnosti, což často neviděli běžní návštěvníci webu, přestože hostuje každoroční seriál Stargazing Live BBC TV, pořádaný prof. Brianem Coxem a Dara O’Briain. To dokonale ilustruje Jodrell historickou a současnou roli v radioastronomii. Je to úžasně britská kombinace nejmodernější počítačové technologie, originálního vybavení 50. let a všech bodů mezi nimi. V jednom rohu jsou masivní monitory s plochou obrazovkou, které zobrazují a mohou ovládat každý z rozsahů, atomové hodiny vedle dřevěných a skleněných skříní, ve kterých jsou umístěny škubající jehly, které sledují změny tlaku vzduchu, rychlosti větru a teplotních změn na kotoučích nebo kotoučích papíru. Uprostřed místnosti je původní ovládací podložka ve tvaru podkovy z 50. let.
Obrovské okno přehlíží Lovellův prostor, který byl během mé návštěvy „zaparkován“, zatímco reflexní miska dostala nový nátěr barvy a směřovala přímo k zenitu s použitými brzdami. Pokud se vítr během pozorování zvýší, je třeba misku zvednout a přesunout k cíli výše na obloze. Pokud vítr dosáhne 45 mil za hodinu, musí být jídlo zaparkováno v této svislé poloze. Naštěstí k tomu nedochází příliš často. Silná hromada sněhu by mohla narušit tvar misky, takže musí být vyklápěna. Kontrolní místnost je obsluhována 24 hodin denně 365 dní v roce. V celé místnosti je velmi uspokojivé množství blikajících světel, číselníků, knoflíků a spínačů. Jak Tim správně říká: „Potřebuješ spoustu blikajících světel.“
Jodrell sídlí v řadě univerzálních a specializovaných počítačových klastrů. Od šedesátých let jsou Lovell a Mark II pravidelně zapojeni do VLBI (velmi dlouhá základní linie), která zahrnuje dalekohledy v Evropě, Číně a Africe a může být také spojena s VLBA (velmi dlouhá základní linie) v Americe za účelem vytvoření dalekohledu velikost planety, schopná produkovat nejostřejší obrazy v celé astronomii. V místnosti VLBI je umístěna obrovská řada přijímačů a záznamových zařízení. To zahrnuje přijímač GPS s přesností na 0,5 milisekula, láskyplně známý jako Totally Accurate Clock, i když mají novější s přesností 25 nanosekund a jejich masivnější atomové hodiny jsou přesné na 1 část za 10 ^ 15 nebo 1 sekundu každých 30 milionů let! Jména jsou docela věc v Jodrell, pět generátorů signálu, používaných k převodu kmitočtů v přijímači, jsou elegantně označeny jako Sharon, Tracy, Nigel, Kevin a Darren.
Titulek: Dalekohled Mark II v Jodrell Bank. Kredit: Autor
Jodrell propagoval propojení rádiových dalekohledů na stovky kilometrů a vybudoval specializovanou síť optických vláken, která spojuje všech sedm dalekohledů e-MERLIN. Tim se odmlčel před působivě velkými a těžkými modrými dveřmi, které byly zdobeny četnými dramatickými varovnými signály a zlověstně zazněly, rukou s pevnou ovládací pákou. Byl to domov korelátoru e-MERLIN, zaměření všech sedmi dalekohledů a srdce sítě, musí být pečlivě chráněno, aby to neovlivňovalo radiové rozsahy na místě. Tim poklepal na vstupní kód, zatáhl za páku a jemný hukot se stal ohlušujícím řevem, když jsme vstoupili do kovové místnosti, chladno s klimatizací. V rohu jsou připraveny masivní lahve s plynem, které mohou v případě požáru naplnit místnost. Ve středu je kouřová skleněná skříň, velikost velkého šatníku obsahujícího rozbočovač počítače s girlandami žlutých optických kabelů připojených k dalekohledům a přinášejícím tolik dat do místnosti, kolik cestujete po zbytku britského internetu dohromady.
Jodrell má na webu asi 40 zaměstnanců a více než 100 dalších pracuje v univerzitní Alan Turing Building v Manchesteru. Seznam výzkumných programů skupiny zahrnuje všechny aspekty astronomie, od studia Velkého třesku po objevování exoplanet. Použili pulsary k testování Einsteinovy teorie gravitace, za kterou jim byla udělena cena ES Descartes Research Prize. Vyvinuli nízkošumové zesilovače pro kosmickou loď Planck ESA, která v příštím roce uvede své kosmologické výsledky. S evropskou sítí rádiových dalekohledů používají pulsary k pokusu o první detekci gravitačních vln předpovídaných Einsteinem.
Pokud jde o budoucnost, nyní probíhá práce spolu s hlavní budovou Control Building na výstavbě nové budovy, v níž bude sídlit Mezinárodní projektová kancelář SKA (Square Kilometer Array), která má být umístěna v Africe a Austrálii, která bude dokončena v roce 2024, bude největším světovým radioteleskopem pro 21. století. Když odcházíme, zeptám se Tima, co bude na jeho seznamu přání do budoucna (všichni astronomové mají seznam přání, že?) Chtěl by vidět systém jako SKA rozšířený tak, aby pokrýval severní polokouli a budoucí dalekohled, který mohl provádět pozorování na celou oblohu v reálném čase a okamžitě zacílit na přechodné objekty, jako jsou novae, které jsou hlavním zaměřením jeho vlastního výzkumu. Myslím, že by to schválil sir Bernard.
Další informace o Jodrell Bank Center for Astrophysics
