Mileura Widefield Array - Low Frequency Demonstrator získal tento týden finanční prostředky od National Science Foundation ve výši 4,9 milionu USD. Hvězdárna se ohlédne zpět k nejstaršímu vesmíru, když tam byla jen temná hmota a prvotní vodík. Měl by být schopen vidět první skvrny o vyšší hustotě, protože tento plyn se přitáhl k sobě a vytvořil první hvězdy a galaxie.
Nový dalekohled, který pomůže pochopit raný vesmír, se přibližuje k plné výstavbě díky ceně 4,9 milionu USD od National Science Foundation americkému konsorciu vedenému MIT.
Mileura Widefield Array - nízkofrekvenční demonstrátor (LFD), který v Austrálii staví Spojené státy a australští partneři, také umožní vědcům lépe předpovídat sluneční záblesky přehřátého plynu, které mohou spouštět satelity, komunikační spojení a energetické sítě . Na podporu slunečních pozorování také Letecký úřad pro vědecký výzkum nedávno udělil společnosti MIT cenu za zařízení ve výši 0,3 milionu USD.
„Konstrukce nového dalekohledu je úzce zaměřena na hraniční experimenty v astrofyzice a heliospherice. Plánujeme využít obrovský výpočetní výkon moderních digitálních elektronických zařízení a proměnit tisíce malých, jednoduchých a levných antén na jeden z nejsilnějších a jedinečných astronomických nástrojů na světě, “řekl Colin J. Lonsdale, vedoucí projektu v Haystacku MIT. Observatoř.
Spolupracovníky LFD ve Spojených státech jsou Haystack Observatory, Institut pro astrofyziku a vesmírný výzkum MIT Kavli a Harvard-Smithsonianovo centrum pro astrofyziku. Australští partneři zahrnují CSIRO Australia Telescope National Facility a australské univerzitní konsorcium vedené University of Melbourne, které zahrnuje australskou národní univerzitu, Curtin University of Technology a další.
První galaxie, první hvězda
Krátce po Velkém třesku byl vesmír téměř beztvarým mořem temné hmoty a plynu. Jak se z této nevýrazné uniformity vytvořily struktury, jako je naše galaxie? V průběhu času gravitace pomalu přitahovala kondenzace hmoty dohromady, vytvářející skvrny s vyšší a nižší hustotou. V určitém okamžiku se dost plynu soustředilo do dostatečně malého prostoru, aby došlo ke složitým astrofyzikálním procesům a zrodily se první hvězdy.
V zásadě vidíme, jak a kdy k tomu došlo, když se podíváme na nejvzdálenější dosahy vesmíru, protože když se podíváme na větší vzdálenosti, podíváme se také v čase. Nalezení těchto prvních hvězd a prvotních galaxií, v nichž zapálily, je primárním úkolem LFD.
Jak to dalekohled dosáhne?
Ukazuje se, že vodík, který tvořil většinu běžné hmoty v ranném vesmíru, účinně emituje a absorbuje rádiové vlny. Právě tyto rádiové vlny, natažené expanzí vesmíru, mohou být detekovány, změřeny a analyzovány novým dalekohledem. Tím, že na těchto vlnových délkách spatříme výkyvy jasu v širokých pásmech oblohy, můžeme zjistit stav plynného vodíku, když byl vesmír nepatrným zlomkem současného věku.
"Rádiové astronomické dalekohledy pracující při nízké frekvenci poskytují příležitost být svědky vzniku prvních hvězd, galaxií a shluků galaxií a otestovat naše teorie původu struktury," řekla Jacqueline Hewitt, ředitelka institutu MIT Kavli a profesor fyziky. Dodala, že „přímé pozorování této rané epochy formování struktury je patrně jedním z nejdůležitějších měření v astrofyzikální kosmologii, která je ještě třeba provést.“
Profesorka Rachel Websterová z University of Melbourne uvedla: „Doufáme, že sférické díry vytvořené ranými kvasary [aktivními jádry galaxií] v hladké distribuci prvotního vodíku. Objeví se jako malé tmavé skvrny, kde kvazarové záření rozděluje vodík na protony a elektrony. “
Pochopení „kosmického počasí“
Slunce se někdy stává násilím. Obrovské výbuchy přehřátého plynu nebo plazmy jsou vypuštěny do meziplanetárního prostoru a závodí směrem ven při kolizním kurzu se Zemí. Tyto takzvané „ejekce koronální hmoty“ a světlice, s nimiž jsou spojeny, jsou odpovědné za polární světelné show známé jako aurory. Mohou však také spouštět satelity, komunikační spojení a energetické sítě a mohou ohrozit astronauty.
Dopad těchto plazmových výtoků lze předvídat, ale ne příliš dobře. Někdy je vypuzený materiál odkloněn zemským magnetickým polem a Země je chráněna. Jindy štít selže a může dojít k rozsáhlému poškození. Rozdíl je způsoben magnetickými vlastnostmi plazmy.
Vědci musí změřit magnetické pole, které prochází materiálem, aby se zlepšily předpovědi a poskytovalo spolehlivé předběžné varování před nepříznivým kosmickým počasím. Až dosud nebyl žádný způsob, jak provádět toto měření, dokud není materiál blízko Země.
LFD to slibuje. Dalekohled uvidí tisíce jasných rádiových zdrojů. Plazma vypouštěná ze slunce mění radiové vlny těchto zdrojů, když prochází, ale způsobem, který závisí na síle a směru magnetického pole. Analýzou těchto změn budou vědci konečně schopni odvodit všechny důležité vlastnosti magnetického pole pro vystřelení koronální hmoty.
"Toto je nejdůležitější měření, které je třeba provést na podporu našeho Národního programu pro vesmírné počasí, protože by poskytovalo předběžné oznámení o dopadech kosmického počasí na Zemi v dostatečném předstihu před dopadem plazmového výbuchu," řekl Joseph Salah, ředitel observatoře Haystack.
Dalekohled
LFD bude pole 500 anténních „dlaždic“ rozložených na ploše o průměru 1,5 km nebo téměř míli. Každá dlaždice je asi 20 stop čtverečních a skládá se ze 16 jednoduchých a levných dipólových antén, upevněných na zemi a zírajících přímo nahoru.
Velké konvenční dalekohledy se vyznačují obrovskými konkávními disky, které se naklánějí a naklápějí, aby se zaměřily na konkrétní oblasti oblohy. Díky moderní digitální elektronice mohou být dlaždice LFD také „řízeny“ v jakémkoli směru - ale nejsou potřeba žádné pohyblivé části. Signály nebo data z každé malé antény jsou spojeny a analyzovány výkonnými počítači. Kombinováním signálů různými způsoby mohou počítače efektivně „zaměřit“ dalekohled různými směry.
"Moderní zpracování digitálního signálu, umožněné technologickým pokrokem, mění radioastronomii," řekl Lincoln J. Greenhill z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku.
Tento koncept byl testován v navrhovaném Radio Astronomy Park v Mileura v západní Austrálii se třemi prototypovými dlaždicemi „láskyplně propojenými ručně“ MIT a australskými postgraduálními studenty a vědci, uvedl Hewitt. "Dlaždice fungovaly velmi pěkně." Byli jsme s nimi docela spokojeni. “
Proč Mileura? Dalekohled LFD bude pracovat na stejných vlnových délkách, kde se běžně nacházejí rozhlasové a televizní vysílání FM. Takže pokud by byla umístěna poblíž rušné metropole, signály z této metropole by zaplavily rozhlasové šepotání z hlubokého vesmíru. Plánovaná lokalita v Mileura je však výjimečně „radio tichá“ a je také vysoce přístupná.
Původní zdroj: MIT News Release
