Mileura Widefield Array - Demonstrator de frecvență joasă a primit 4,9 milioane USD în finanțare de la Fundația Națională a Științei în această săptămână. Observatorul va privi înapoi la cel mai timpuriu Univers, când a existat doar materie întunecată și hidrogen primordial. Ar trebui să poată vedea primele plasturi de densitate mai mare, deoarece acest gaz s-a tras împreună pentru a forma primele stele și galaxii.
Un nou telescop care va ajuta la înțelegerea universului timpuriu se apropie de construcția la scară largă, datorită unui premiu de 4,9 milioane de dolari de la National Science Foundation către un consorțiu american condus de MIT.
Mileura Widefield Array - Demonstrator de frecvență joasă (LFD), care este construit în Australia de Statele Unite și Parteneri australieni, va permite, de asemenea, oamenilor de știință să prezice mai bine exploziile solare de gaz supraîncălzit care pot juca ravagii cu sateliții, legăturile de comunicare și rețelele electrice. . În sprijinul observațiilor solare, Oficiul Forțelor Aeriene de Cercetări Științifice a acordat, de asemenea, recent, un premiu de 0,3 milioane USD pentru MIT pentru echipamentele matrice.
„Proiectarea noului telescop este atent concentrată pe experimentele de frontieră în astrofizică și știința heliosferică. Ne propunem să valorificăm enorma putere de calcul a dispozitivelor electronice digitale moderne, transformând mii de antene mici, simple, ieftine, într-unul dintre cele mai puternice și unice instrumente astronomice din lume ”, a declarat Colin J. Lonsdale, liderul proiectului la MIT's Haystack Observator.
Colaboratorii LFD din Statele Unite sunt Observatorul Haystack, MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research și Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Partenerii australieni includ CSIRO Australia Telescope Facility National și un consorțiu universitar australian condus de University of Melbourne, care include Australian National University, Curtin University of Technology și altele.
Prima galaxie, prima stea
La scurt timp după Big Bang, universul a fost o mare aproape lipsită de caracteristici de materie întunecată și gaze. Cum s-au format structuri precum galaxia noastră din această uniformă neclară? De-a lungul timpului, gravitația a atras încet condensări ale materiei, creând pete de densitate mai mare și mai mică. La un moment dat, suficient gaz a devenit concentrat într-un spațiu suficient de mic încât s-au declanșat procese complexe astrofizice și s-au născut primele stele.
În principiu, putem vedea cum și când s-a întâmplat acest lucru uitându-ne la cele mai îndepărtate distanțe ale universului, pentru că, pe măsură ce privim distanțe mai mari, privim și înapoi în timp. Găsirea acestor prime stele și a galaxiilor primordiale în care s-au aprins este o misiune primară a LFD.
Cum va realiza telescopul asta?
Se dovedește că hidrogenul, care a constituit cea mai mare parte a materiei obișnuite din universul timpuriu, emite și absoarbe în mod eficient undele radio. Aceste unde radio, întinse de expansiunea universului, pot fi detectate, măsurate și analizate de noul telescop. Prin identificarea fluctuațiilor de luminozitate pe largele canale ale cerului la aceste lungimi de undă, putem descoperi starea gazului cu hidrogen când universul era o fracțiune minusculă din epoca actuală.
"Telescoapele radio astronomice care operează cu frecvență joasă oferă o ocazie de a asista la formarea primelor stele, galaxii și grupuri de galaxii și de a testa teoriile noastre despre originea structurii", a spus Jacqueline Hewitt, directorul MIT Kavli Institute și un profesor de fizică. Ea a adăugat că „observarea directă a acestei epoci timpurii de formare a structurii este probabil una dintre cele mai importante măsurători în cosmologia astrofizică încă de făcut.”
Profesorul Rachel Webster de la Universitatea din Melbourne a spus: „Sperăm, de asemenea, să vedem găuri sferice create de cvasarii timpurii [nuclee active de galaxii] în distribuția lină a hidrogenului primordial. Acestea vor apărea ca niște pete întunecate mici, unde radiația cuasar a împărțit hidrogenul în protoni și electroni. ”
Înțelegerea „vremii spațiale”
Uneori, soarele devine violent. Explozii uriașe de gaz supraîncălzit sau plasmă sunt expulzate în spațiul interplanetar și se îndreaptă spre exterior pe un curs de coliziune cu Pământul. Aceste așa-numite „ejectări coronale de masă” și rafalele cu care sunt asociate sunt responsabile pentru spectacolele de lumină polară cunoscute sub numele de aurore. De asemenea, pot juca, cu toate acestea, sateliți, legături de comunicare și rețele de alimentare și pot pune în pericol astronauții.
Impactul acestor ejecții plasmatice poate fi prevăzut, dar nu foarte bine. Uneori, materialul evacuat este deviat de câmpul magnetic al Pământului și Pământul este ecranat. În alte momente, scutul eșuează și se pot produce daune răspândite. Diferența se datorează proprietăților magnetice ale plasmei.
Pentru a îmbunătăți predicțiile și pentru a oferi un avertisment în avans fiabil de vremea adversă în spațiu, oamenii de știință trebuie să măsoare câmpul magnetic care pătrunde în material. Până acum, nu a existat nici o modalitate de a face această măsurare până când materialul este aproape de Pământ.
LFD promite să schimbe asta. Telescopul va vedea mii de surse radio luminoase. Plasma evacuată de la soare schimbă undele radio ale acestor surse pe măsură ce trec, dar într-un mod care depinde de forța și direcția câmpului magnetic. Analizând aceste schimbări, oamenii de știință vor putea în cele din urmă deduce proprietățile de importanță ale câmpului magnetic ale ejectărilor de masă coronală.
„Aceasta este cea mai crucială măsurare care trebuie făcută în sprijinul Programului nostru național de vreme spațială, deoarece ar oferi o notificare în avans despre efectele meteorologice spațiale pe Pământ cu mult înainte de momentul impactului izbucnirii plasmei”, a spus Joseph Salah, director a Observatorului Haystack.
Telescopul
LFD va fi o serie de 500 de „plăci” de antenă întinse pe o suprafață de 1,5 kilometri, sau aproape o milă, în diametru. Fiecare țiglă are aproximativ 20 de metri pătrați și este alcătuită din 16 antene dipol simple și ieftine, fixate pe pământ și fixate direct în sus.
Telescoapele convenționale mari sunt caracterizate de discuri concave uriașe care se înclină și se înclină pentru a se concentra pe anumite zone ale cerului. Datorită electronice digitale moderne, plăcile LFD pot fi, de asemenea, „direcționate” în orice direcție - dar nu sunt necesare piese mobile. Mai degrabă, semnalele sau datele de la fiecare antenă mică sunt reunite și analizate de computere puternice. Combinând semnalele în moduri diferite, calculatoarele pot „orienta” eficient telescopul în direcții diferite.
„Procesarea modernă a semnalului digital, permisă de progresele tehnologice, transformă astronomia radio”, a declarat Lincoln J. Greenhill, de la Centrul pentru Astrofizică Harvard-Smithsonian.
Acest concept a fost testat la parcul propus de Radio Astronomie de la Mileura, în vestul Australiei, cu trei plăci prototip „conectate cu drag la mână” de MIT și studenți și cercetători absolvenți australieni, a spus Hewitt. „Placile au fost foarte frumoase. Am fost destul de mulțumiți de ei. ”
De ce Mileura? Telescopul LFD va funcționa la aceeași lungime de undă radio unde se găsesc în mod normal emisiile radio și TV FM. Deci, dacă s-ar afla în apropierea unei metropole aglomerate, semnale de la acesta din urmă ar muta șoaptele radio din universul profund. Situl planificat de la Mileura, însă, este în mod excepțional „liniștit radio” și este, de asemenea, foarte accesibil.
Sursa originală: Comunicat de presă al MIT
